נכתב על ידי ד"ר ניקולס וויליאמס, מדען מחקר ב-Emotiv.

לפני מספר חודשים חזרתי לארה"ב לאחר שמונה שנים של מגורים בחו"ל. חלק מלהתחיל מחדש פירושו לרכוש את כל הדברים שאדם צריך לחיים. בנוסף לספה, מיטה ושולחן אוכל, כמובן שהייתי צריך מכונית. מכיוון שאני מחשיב את עצמי כאדם מבין מבחינה פיננסית, חיפשתי אך ורק דגמים ישנים וחסכוניים, אך מהר מאוד ירד לי הביטחון בגלל המחירים המנופחים והמלאי הדל. שוק המכוניות המשומשות של שנת 2021 למעשה אילץ אותי לקנות רכב חדש, מה שבסופו של דבר עשיתי. עוגמת הנפש שלי על הפרת עקרונות בסיסיים של פיננסים אישיים הוחלפה במהירות בהתלהבות חסרת מעצורים מהנוחות והמאפיינים שהגיעו עם רכב השטח החדש לגמרי שלי מבית טויוטה.

הוקסמתי במיוחד ממאפייני הנהיגה האוטונומיים, שעד לנקודה זו רק קראתי עליהם. היגוי מסייע ורדאר צופה פני עתיד הפכו נסיעות ארוכות לקלות במיוחד. הייתי צריך רק להשאיר את העיניים על הכביש ויד נחה על ההגה, והמכונית שלי בעצם נהגה בעצמה. אם נוסיף לזה את מניעת התנגשויות, ניטור שטחים מתים, מצלמות פונות לאחור עם מערכת התרעה כדי לוודא שלא פגעתי באף אחד שחוצה מאחוריי, המכונית החדשה הזו הייתה באופן אובייקטיבי בטוחה בהרבה מדגמי המכוניות הישנים יותר שבהם נהגתי ברוב העשור האחרון.

מכוניות, כמובן, עדיין לא נוהגות בעצמן. בעוד שיש להן מאפיינים אוטונומיים ובטיחותיים נהדרים, מכוניות עדיין דורשות פיקוח של הנהג ובמידת הצורך התערבות. הדרך עוד ארוכה עד להסרת הגורם האנושי מהנהיגה, וגורם זה הוא האחראי העיקרי לתאונות דרכים ולתמותה בדרכים. בני אדם מפשלים מאחורי ההגה. בין אם הם מחליטים שתפעול רכב לאחר שתייה הוא רעיון טוב, או שנסיעה במהירות מופרזת היא מהנה, או שהם צריכים לסחוט עוד כמה קילומטרים לפני שהם עוצרים כדי להרגיע את עצמם העייפים, בני אדם גורמים להרבה תאונות דרכים שניתן למנוע.

[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]

לפי המינהל הלאומי לבטיחות בדרכים בארה"ב (NHTSA), בשנת 2019 היו 36,096 הרוגים בתאונות דרכים של כלי רכב מנועיים. לשנת 2020, מספר ההרוגים מוערך בלמעלה מ-38,000 [1]. אחוז גדול מאלה נובע מנהיגה מסוכנת ולכן ניתן למניעה. ה-NHTSA זיהה שישה סוגים של נהיגה מסוכנת: מהירות מופרזת, נהיגה תחת השפעת אלכוהול וסמים, אי שימוש (או שימוש לא נכון) בחגורות בטיחות, נהיגה מוסחת ונהיגה במצב עייפות. מכיוון שניתן לייחס שני שלישים מכלל ההרוגים בתאונות דרכים למהירות מופרזת ולנהיגה תחת השפעה, קמפיינים רבים של התערבות מכוונים בצדק לטיפול בסיכונים אלה. עם זאת, נהיגה מוסחת ועייפה מביאה למספר לא מבוטל של הרוגים, עם 3,142 מקרי מוות הקשורים להסחת דעת ו-697 מקרי מוות הקשורים לעייפות בשנת 2019 [2].

שימוש במדעי המוח למדידת קשב במעבדה

מדעי המוח במושב הנהג - שימוש במדעי המוח למדידת קשב במעבדה.

מדעני מוח משתמשים בשיטות שונות כדי למדוד קשב במעבדה. אחת השיטות הללו מנצלת את העובדה שהמוח שלנו משחרר כמויות זעירות של חשמל כאשר כתוצאה מפעילות הנוירונים שלו. באמצעות אלקטרואנצפלוגרם (EEG), אנו יכולים למדוד את התנודות בחשמל זה כדי להבין מתי ואיפה המוח פעיל. המהירות, או התדירות, שבה מתרחשות תנודות אלו ידועות כתנודות, או נפוץ יותר, גלי מוח. תדירות גלי המוח יכולה לספק תובנה לגבי מצבים או תהליכים מנטליים.

לדוגמה, גלי מוח שמתנודדים 14 עד 30 פעמים בשנייה (או 14 - 30 הרץ) ידועים כגלי בטא ומזוהים עם רמות גבוהות של מעורבות מנטלית. תנודות בטווח של 8 - 13 הרץ ידועות כגלי אלפא והן נוכחות בדרך כלל בתקופות של רגיעה או קשב פסיבי. לדוגמה, לעתים קרובות תראו גלי אלפא כאשר אדם עושה מדיטציה. גלי תטא הם תנודות בין 4 ל-7 הרץ ונראים כאשר אדם רגוע עמוק או ישנוני. הגלים האיטיים ביותר הם גלי דלתא (1 - 4 הרץ) ונצפים כאשר אדם ישן עמוק.

ראו פוסט קשור המדריך המבוא ל-EEG

במעבדה, מדענים יכולים למדוד את העיתוי, העוצמה והתדירות של גלי המוח כדי לקבוע כמה מעורב או מנותק מוחו של אדם במהלך משימות. לדוגמה, כאשר אדם רואה או שומע משהו שהוא צפה בו, ה-EEG שלו מראה תגובה ספציפית מאוד הנקראת פוטנציאל קשור-אירוע P300, שהוא גל בעל אמפליטודה גדולה המתרחש כ-300 מילישניות לאחר הופעת האובייקט [3]. באופן דומה, ירידה בתנודות אלפא יכולה להצביע על כך שמישהו שם לב מקרוב למשהו [4]. מצב של נמנום מייצר גם חתימות EEG הניתנות לזיהוי באמצעות שינויים בתנודות דלתא, תטא ואלפא [5].

כיצד אנו יכולים למדוד קשב במכונית?

ברכב אנו יכולים למדוד קשב וישנוניות בשיטות התנהגותיות. לדוגמה, מצלמות יכולות לעקוב אחר עיני הנהגים כדי לוודא שהם מסתכלים על הכביש. כמו כן, מצלמות יכולות לזהות מתי ראשי הנהגים מתחילים להנהן, מה שמעיד על כך שהם ישנוניים. עם זאת, רק בגלל שאדם מסתכל על הכביש או ראשו אינו שמוט לא אומר שהוא שם לב או שהוא אינו עייף. EEG יכול להגביר את הזיהוי של מצבים מסוכנים אלה. ייתכן שהם אפילו יוכלו לחזות אותם לפני שהם ניתנים לזיהוי מבחינה התנהגותית.

מדעי המוח במושב הנהג - EEG יכול להגביר את הזיהוי של מצבים מסוכנים אלה. הם עשויים אפילו להיות מסוגלים לחזות אותם לפני שהם ניתנים לזיהוי מבחינה התנהגותית.

בשנת 2020, חוקרים ערכו סקירה שיטתית של מחקרים שהשתמשו במסכי EEG זמינים מסחרית כדי לזהות ישנוניות בזמן אמת [6]. הם דיווחו שציוד הראש הנפוץ ביותר בטיפוסים אלה של מחקרים היה זה שיוצר על ידי Emotiv, ואחריו Neurosky, Interaxon ו-OpenBCI. עבור זיהוי ישנוניות, הם מצאו שאפילו מאפייני EEG בסיסיים, כגון תנודות תדר, יכולים לשמש לזיהוי ישנוניות. עם זאת, הם מציינים שבמקרים רבים, "אופטימיזציה אלגוריתמית נותרת הכרחית", מה שאומר שאלגוריתמים של למידת מכונה הביאו לזיהויים מדויקים יותר.

מינוף EEG מסחרי ואלגוריתמים של למידת מכונה כדי לעזור לשמור עלינו בטוחים יותר

החברה Emotiv היא המובילה ב-EEG מסחרי מזה למעלה מעשור. במהלך תקופה זו הם פיתחו מערכות EEG בצורות שונות, החל מכובעי מחקר מסורתיים בעלי 32 ערוצים ועד לאוזניות בתוך האוזן בעלות 2 ערוצים. מערכות בעלות מבנה קומפקטי, כמו אוזניות MN8 או Insight, מייצגות את הצעדים הראשונים לקראת טכנולוגיית מוח לבישה ויומיומית. על ידי שילוב סוגים אלה של חומרה בבקרת רכב, אנו עשויים למנוע תאונות עוד לפני שהמצבים המנטליים התורמים לכך מתרחשים בכלל.

מדעי המוח במושב הנהג - מינוף EEG מסחרי ואלגוריתמים של למידת מכונה כדי לעזור לשמור עלינו בטוחים יותר.

שילוב חומרת EEG בכלי רכב הוא רק חלק מהפתרון. על מנת להפיק תועלת מנתוני המוח שנרכשו, עלינו לעבד אותם למדדים שימושיים. אלגוריתמים מתוחכמים של למידת מכונה משיגים זאת על ידי פענוח נתוני EEG למאפיינים שיכולים לאנדקס מצבים מנטליים ספציפיים. עד כה, Emotiv פיתחה שבעה זיהויים כאלה: תסכול, עניין, רגיעה, מעורבות, התרגשות, קשב ולחץ. מהנדסי Emotiv עבדו בשיתוף פעולה הדוק עם מדעני מוח כדי לפתח זיהויים אלה באמצעות מחקרים ניסיוניים קפדניים המשתמשים בפרוטוקולים הידועים כמחוללים מצבים אלה. בתחום הרכב, Emotiv מכוונת כעת בעדינות זיהוי הסחת דעת של נהגים שפותח בתוך סימולטור נהיגה. זה מגיע בעקבות תוצאות מבטיחות משיתוף פעולה עם מועדון הרכב המלכותי של מערב אוסטרליה, שהביא למכונית מונעת-קשב שהאטה כאשר הקשב פחת [7]. תוכלו למצוא כמה סרטונים של שיתוף הפעולה ושל התוצאות ב-YouTube.

מדעי המוח ועתיד הנהיגה

מדעי המוח במושב הנהג - מדעי המוח ועתיד הנהיגה.

מהתערבויות מוקדמות כמו חגורות בטיחות ופסי הרעדה ועד מודרניות כמו בלימת חירום אוטומטית והיגוי מסייע, המכוניות שלנו הפכו לבטוחות הרבה יותר. עם זאת, מספר האנשים שמתים מתאונות מדי שנה מוכיח שיש לנו עוד דרך ארוכה לעבור לפני שנגיע לנקודה שבה כלי רכב יכולים להיחשב כ"בטוחים". ככל שהטכנולוגיה תתקדם, המכוניות שלנו ללא ספק ימשיכו להפוך לבטוחות יותר, אך כל עוד בני אדם הם מפעילי הרכב העיקריים, ימשיכו להיות תאונות הנגרמות על ידי בני אדם. טכנולוגיית ה-EEG מייצגת מסלול מבטיח במיוחד להפחתת הגורם האנושי על ידי זיהוי אינדיקטורים עדינים והתערבות עוד לפני שמתרחשים תנאים הגורמים לתאונות.

מקורות

[1] National Center for Statistics and Analysis, “Early estimate of motor vehicle traffic fatalities in 2020.” National Highway Traffic Safety Administration, May 2021. Accessed: Jan. 04, 2022. [Online]. Available: https://crashstats.nhtsa.dot.gov/Api/Public/ViewPublication/813115

[2] National Center for Statistics and Analysis., “Overview of motor vehicle crashes in 2019.” National Highway Traffic Safety Administration, 2020.

[3] S. J. Luck and E. S. Kappenman, The Oxford handbook of event-related potential components. Oxford university press, 2011.

[4] G. Thut, “Alpha-Band Electroencephalographic Activity over Occipital Cortex Indexes Visuospatial Attention Bias and Predicts Visual Target Detection,” J. Neurosci., vol. 26, no. 37, pp. 9494–9502, Sep. 2006, doi: 10.1523/JNEUROSCI.0875-06.2006.

[5] C.-H. Chuang, C.-S. Huang, L.-W. Ko, and C.-T. Lin, “An EEG-based perceptual function integration network for application to drowsy driving,” Knowl.-Based Syst., vol. 80, pp. 143–152, May 2015, doi: 10.1016/j.knosys.2015.01.007.

[6] J. LaRocco, M. D. Le, and D.-G. Paeng, “A Systemic Review of Available Low-Cost EEG Headsets Used for Drowsiness Detection,” Front. Neuroinformatics, vol. 14, p. 42, 2020, doi: 10.3389/fninf.2020.553352.[7] “Australia researchers unveil ‘attention-powered’ car,” 2013. https://phys.org/news/2013-09-australia-unveil-attention-powered-car.html (accessed Jan. 12, 2022).