Neurobiologia za kierownicą
Mehul Nayak
28 kwi 2022
Udostępnij:
Autor: Dr Nikolas Williams, naukowiec z EMOTIV.
Kilka miesięcy temu wróciłem do USA po ośmiu latach życia za granicą. Częścią ponownego zaczynania było kupienie wszystkich rzeczy potrzebnych do życia. Oprócz kanapy, łóżka i stołu jadalnianego, oczywiście potrzebowałem samochodu. Uważając się za osobę finansowo rozważną, szukałem wyłącznie starszych, ekonomicznych modeli, ale szybko zniechęciły mnie zawyżone ceny i niska dostępność. Rynek samochodów używanych w 2021 roku skutecznie zmuszał mnie do zakupu nowego, co ostatecznie uczyniłem. Moje rozczarowanie naruszeniem podstawowych zasad finansów osobistych szybko ustąpiło miejsca nieokiełznanej entuzjazmowi na myśl o komforcie i funkcjach, które niosło moje nowiuteńkie SUV Toyoty.
W szczególności urzekły mnie funkcje autonomicznego prowadzenia, o których do tej pory tylko czytałem. Asystowane kierowanie i radar z przodu ułatwiały długie podróże. Musiałem jedynie mieć oczy na drodze i dłoń spoczywającą na kole kierownicy, a mój samochód w zasadzie prowadził się sam. Jeśli weźmiemy pod uwagę unikanie kolizji, monitorowanie martwego pola, tylne kamery z systemem ostrzegawczym, aby upewnić się, że nie wjadę w nikogo, kto przechodzi za mną, ten nowy samochód był obiektywnie o wiele bezpieczniejszy niż starsze modele, którymi jeździłem przez większą część ostatniej dekady.
Samochody, oczywiście, jeszcze nie prowadzą same. Choć mają różne ciekawe funkcje autonomiczne i bezpieczeństwa, samochody wciąż wymagają nadzoru kierowcy oraz, w razie potrzeby, interwencji. Mamy jeszcze daleko do usunięcia ludzkiego komponentu z prowadzenia i to właśnie ten komponent w dużej mierze odpowiada za wypadki samochodowe i zgony. Ludzie popełniają błędy za kółkiem. Niezależnie od tego, czy decydują, że prowadzenie pojazdu po spożyciu alkoholu to dobry pomysł, czy że szybka jazda to zabawa, lub że muszą przejechać jeszcze kilka mil, zanim się zatrzymają, aby odpocząć, ludzie powodują wiele zapobiegających wypadkom incydentów samochodowych.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
Zgodnie z danymi National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), w 2019 roku było 36,096 ofiar śmiertelnych w ruchu drogowym. W 2020 roku szacuje się, że liczba ofiar przekroczyła 38,000 [1]. Duży odsetek z nich jest spowodowany ryzykowną jazdą i tym samym można je zapobiec. NHTSA zidentyfikowało sześć rodzajów ryzykownej jazdy: Przekraczanie prędkości, prowadzenie po spożyciu alkoholu i środków odurzających, niewłaściwe lub niestosowanie pasów bezpieczeństwa, prowadzenie w stanie rozproszenia oraz prowadzenie w stanie senności. Ponieważ dwie trzecie wszystkich ofiar śmiertelnych można przypisać przekraczaniu prędkości i prowadzeniu po spożyciu, wiele kampanii interwencyjnych słusznie koncentruje się na adresowaniu tych ryzyk. Jednak prowadzenie w stanie rozproszenia i senności prowadzi do znaczącej liczby ofiar, z 3,142 zgonami związanymi z rozproszeniem i 697 zgonami związanymi z sennością w 2019 roku [2].
Używając neurobiologii do pomiaru uwagi w laboratorium
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Używanie neurobiologii do pomiaru uwagi w laboratorium.
Neurobiolodzy używają różnych metod do pomiaru uwagi w laboratorium. Jedna z tych metod wykorzystuje fakt, że nasz mózg wydziela niewielkie ilości energii elektrycznej, gdy jego neurony są aktywne. Używając elektroencefalogramu (EEG), możemy mierzyć wahania tej energii, aby zrozumieć, kiedy i gdzie mózg jest aktywny. Szybkość, lub częstotliwość, z jaką te wahania występują, nazywana jest oscylacjami, czyli powszechniej, falami mózgowymi. Częstotliwość fal mózgowych może dostarczać informacji o stanach lub procesach mentalnych.
Na przykład, fale mózgowe, które oscylują od 14 do 30 razy na sekundę (lub 14 - 30 Hz) znane są jako fale beta i są związane z wysokim poziomem zaangażowania mentalnego. Oscylacje w zakresie 8 - 13 Hz znane są jako fale alfa i są zazwyczaj obecne w okresach relaksacji lub biernej uwagi. Na przykład, często można zauważyć fale alfa, gdy osoba medytuje. Fale theta to oscylacje między 4 a 7 Hz, zauważane, gdy osoba jest głęboko zrelaksowana lub senna. Najwolniejsze fale to fale delta (1 - 4 Hz), które są obserwowane, gdy osoba głęboko śpi.
Zobacz powiązany post Wprowadzenie do EEG
W laboratorium naukowcy mogą mierzyć czas, amplitudę i częstotliwość fal mózgowych, aby określić, jak zaangażowany lub wyłączony jest umysł osoby podczas zadań. Na przykład, gdy osoba widzi lub słyszy coś, na co czekała, jej EEG pokazuje bardzo specyficzną odpowiedź, zwaną P300, która jest dużą falą o wysokiej amplitudzie występującą około 300 ms po pojawieniu się obiektu [3]. Podobnie, spadek w oscylacjach alfa może wskazywać, że ktoś zwraca na coś szczególną uwagę [4]. Bycie sennym także produkuje wykrywalne sygnatury EEG na drodze zmian w oscylacjach delta, theta i alfa [5].
Jak możemy mierzyć uwagę w samochodzie?
W pojeździe możemy mierzyć uwagę i senność wykorzystując metody behawioralne. Na przykład, kamery mogą śledzić oczy kierowców, aby upewnić się, że patrzą na drogę. Podobnie, kamery mogą wykrywać, kiedy głowy kierowców zaczynają się kiwać, co wskazuje, że są senni. Jednakże, to że osoba patrzy na drogę lub nie ma opadającej głowy, nie oznacza, że zwraca uwagę lub że nie jest zmęczona. EEG może wspomagać wykrywanie tych niebezpiecznych stanów. Mogą być nawet w stanie przewidywać je, zanim staną się zachowawczo wykrywalne.
Neurobiologia na miejscu kierowcy - EEG może wspomagać wykrywanie tych niebezpiecznych stanów. Mogą być nawet w stanie przewidywać je, zanim staną się zachowawczo wykrywalne.
W 2020 roku badacze przeprowadzili systematyczny przegląd badań, które wykorzystywały komercyjnie dostępne zestawy słuchawkowe EEG do wykrywania senności w czasie rzeczywistym [6]. Zgłosili, że najczęściej używaną słuchawką w takich badaniach były te produkowane przez EMOTIV, a następnie Neurosky, Interaxon i OpenBCI. W wykrywaniu senności odkryli, że nawet podstawowe cechy EEG, takie jak oscylacje częstotliwości, mogą być używane do wykrywania senności. Zauważyli jednak, że w wielu przypadkach "optymalizacja algorytmiczna jest nadal niezbędna", co oznacza, że algorytmy uczenia maszynowego przyniosły dokładniejsze wykrycia.
Wykorzystanie komercyjnego EEG i algorytmów uczenia maszynowego, aby pomóc nam zachować bezpieczeństwo
EMOTIV jest liderem w dziedzinie komercyjnego EEG od ponad dekady. W tym czasie opracowali systemy EEG w różnych formach, od 32-kanałowych tradycyjnych czepków badawczych po 2-kanałowe słuchawki douszne. Systemy o kompaktowych formach, jak słuchawki MN8 czy Insight, stanowią pierwsze kroki w kierunku codziennej, noszonej neurotechnologii. Integrując tego rodzaju sprzęt w kontrolkach samochodowych, możemy zapobiegać wypadkom, zanim jeszcze pojawią się sprzyjające stany mentalne.
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Wykorzystanie komercyjnego EEG i algorytmów uczenia maszynowego, aby pomóc nam zachować bezpieczeństwo.
Integracja sprzętu EEG w pojazdach to tylko część rozwiązania. Aby wykorzystać zebrane dane mózgowe, musimy przetworzyć je na użyteczne metryki. Złożone algorytmy uczenia maszynowego osiągają to, dekodując dane EEG na cechy, które mogą indeksować konkretne stany mentalne. Do tej pory EMOTIV opracował siedem takich wykryć: frustracja, zainteresowanie, relaksacja, zaangażowanie, ekscytacja, uwaga i stres. Inżynierowie EMOTIV ściśle współpracowali z neurobiologami, aby opracować te wykrycia poprzez rygorystyczne badania eksperymentalne, które stosowały protokoły znane z wywoływania tych stanów. W obszarze motoryzacji, Emotiv obecnie dopracowuje wykrywanie rozproszenia uwagi kierowcy opracowane w symulatorze jazdy, co nastąpiło po obiecujących wynikach z współpracy z Royal Automobile Club of Western Australia, która zaowocowała samochodem napędzanym uwagą, który zwolnił, gdy uwaga malała [7]. Możesz znaleźć niektóre filmy dotyczące współpracy i wyników na YouTube.
Neurobiologia i przyszłość prowadzenia
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Neurobiologia i przyszłość prowadzenia.
Od wczesnych interwencji, takich jak pasy bezpieczeństwa i nierówności w jezdni, po nowoczesne, takie jak automatyczne hamowanie awaryjne i wspomaganie kierowania, nasze samochody stały się znacznie bezpieczniejsze. Jednakże liczba osób ginących w wypadkach każdego roku pokazuje, że mamy jeszcze daleko, zanim osiągniemy punkt, w którym pojazdy można uznać za "bezpieczne". W miarę jak technologia się rozwija, nasze samochody z pewnością będą coraz bezpieczniejsze, ale dopóki ludzie są głównymi operatorami pojazdów, nadal będą występować wypadki spowodowane przez ludzi. Technologia EEG stanowi szczególnie obiecującą drogę do złagodzenia wpływu ludzkiego poprzez wykrywanie subtelnych wskaźników i interwencję zanim warunki prowadzące do wypadku się zdarzą.
Bibliografia
Autor: Dr Nikolas Williams, naukowiec z EMOTIV.
Kilka miesięcy temu wróciłem do USA po ośmiu latach życia za granicą. Częścią ponownego zaczynania było kupienie wszystkich rzeczy potrzebnych do życia. Oprócz kanapy, łóżka i stołu jadalnianego, oczywiście potrzebowałem samochodu. Uważając się za osobę finansowo rozważną, szukałem wyłącznie starszych, ekonomicznych modeli, ale szybko zniechęciły mnie zawyżone ceny i niska dostępność. Rynek samochodów używanych w 2021 roku skutecznie zmuszał mnie do zakupu nowego, co ostatecznie uczyniłem. Moje rozczarowanie naruszeniem podstawowych zasad finansów osobistych szybko ustąpiło miejsca nieokiełznanej entuzjazmowi na myśl o komforcie i funkcjach, które niosło moje nowiuteńkie SUV Toyoty.
W szczególności urzekły mnie funkcje autonomicznego prowadzenia, o których do tej pory tylko czytałem. Asystowane kierowanie i radar z przodu ułatwiały długie podróże. Musiałem jedynie mieć oczy na drodze i dłoń spoczywającą na kole kierownicy, a mój samochód w zasadzie prowadził się sam. Jeśli weźmiemy pod uwagę unikanie kolizji, monitorowanie martwego pola, tylne kamery z systemem ostrzegawczym, aby upewnić się, że nie wjadę w nikogo, kto przechodzi za mną, ten nowy samochód był obiektywnie o wiele bezpieczniejszy niż starsze modele, którymi jeździłem przez większą część ostatniej dekady.
Samochody, oczywiście, jeszcze nie prowadzą same. Choć mają różne ciekawe funkcje autonomiczne i bezpieczeństwa, samochody wciąż wymagają nadzoru kierowcy oraz, w razie potrzeby, interwencji. Mamy jeszcze daleko do usunięcia ludzkiego komponentu z prowadzenia i to właśnie ten komponent w dużej mierze odpowiada za wypadki samochodowe i zgony. Ludzie popełniają błędy za kółkiem. Niezależnie od tego, czy decydują, że prowadzenie pojazdu po spożyciu alkoholu to dobry pomysł, czy że szybka jazda to zabawa, lub że muszą przejechać jeszcze kilka mil, zanim się zatrzymają, aby odpocząć, ludzie powodują wiele zapobiegających wypadkom incydentów samochodowych.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
Zgodnie z danymi National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), w 2019 roku było 36,096 ofiar śmiertelnych w ruchu drogowym. W 2020 roku szacuje się, że liczba ofiar przekroczyła 38,000 [1]. Duży odsetek z nich jest spowodowany ryzykowną jazdą i tym samym można je zapobiec. NHTSA zidentyfikowało sześć rodzajów ryzykownej jazdy: Przekraczanie prędkości, prowadzenie po spożyciu alkoholu i środków odurzających, niewłaściwe lub niestosowanie pasów bezpieczeństwa, prowadzenie w stanie rozproszenia oraz prowadzenie w stanie senności. Ponieważ dwie trzecie wszystkich ofiar śmiertelnych można przypisać przekraczaniu prędkości i prowadzeniu po spożyciu, wiele kampanii interwencyjnych słusznie koncentruje się na adresowaniu tych ryzyk. Jednak prowadzenie w stanie rozproszenia i senności prowadzi do znaczącej liczby ofiar, z 3,142 zgonami związanymi z rozproszeniem i 697 zgonami związanymi z sennością w 2019 roku [2].
Używając neurobiologii do pomiaru uwagi w laboratorium
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Używanie neurobiologii do pomiaru uwagi w laboratorium.
Neurobiolodzy używają różnych metod do pomiaru uwagi w laboratorium. Jedna z tych metod wykorzystuje fakt, że nasz mózg wydziela niewielkie ilości energii elektrycznej, gdy jego neurony są aktywne. Używając elektroencefalogramu (EEG), możemy mierzyć wahania tej energii, aby zrozumieć, kiedy i gdzie mózg jest aktywny. Szybkość, lub częstotliwość, z jaką te wahania występują, nazywana jest oscylacjami, czyli powszechniej, falami mózgowymi. Częstotliwość fal mózgowych może dostarczać informacji o stanach lub procesach mentalnych.
Na przykład, fale mózgowe, które oscylują od 14 do 30 razy na sekundę (lub 14 - 30 Hz) znane są jako fale beta i są związane z wysokim poziomem zaangażowania mentalnego. Oscylacje w zakresie 8 - 13 Hz znane są jako fale alfa i są zazwyczaj obecne w okresach relaksacji lub biernej uwagi. Na przykład, często można zauważyć fale alfa, gdy osoba medytuje. Fale theta to oscylacje między 4 a 7 Hz, zauważane, gdy osoba jest głęboko zrelaksowana lub senna. Najwolniejsze fale to fale delta (1 - 4 Hz), które są obserwowane, gdy osoba głęboko śpi.
Zobacz powiązany post Wprowadzenie do EEG
W laboratorium naukowcy mogą mierzyć czas, amplitudę i częstotliwość fal mózgowych, aby określić, jak zaangażowany lub wyłączony jest umysł osoby podczas zadań. Na przykład, gdy osoba widzi lub słyszy coś, na co czekała, jej EEG pokazuje bardzo specyficzną odpowiedź, zwaną P300, która jest dużą falą o wysokiej amplitudzie występującą około 300 ms po pojawieniu się obiektu [3]. Podobnie, spadek w oscylacjach alfa może wskazywać, że ktoś zwraca na coś szczególną uwagę [4]. Bycie sennym także produkuje wykrywalne sygnatury EEG na drodze zmian w oscylacjach delta, theta i alfa [5].
Jak możemy mierzyć uwagę w samochodzie?
W pojeździe możemy mierzyć uwagę i senność wykorzystując metody behawioralne. Na przykład, kamery mogą śledzić oczy kierowców, aby upewnić się, że patrzą na drogę. Podobnie, kamery mogą wykrywać, kiedy głowy kierowców zaczynają się kiwać, co wskazuje, że są senni. Jednakże, to że osoba patrzy na drogę lub nie ma opadającej głowy, nie oznacza, że zwraca uwagę lub że nie jest zmęczona. EEG może wspomagać wykrywanie tych niebezpiecznych stanów. Mogą być nawet w stanie przewidywać je, zanim staną się zachowawczo wykrywalne.
Neurobiologia na miejscu kierowcy - EEG może wspomagać wykrywanie tych niebezpiecznych stanów. Mogą być nawet w stanie przewidywać je, zanim staną się zachowawczo wykrywalne.
W 2020 roku badacze przeprowadzili systematyczny przegląd badań, które wykorzystywały komercyjnie dostępne zestawy słuchawkowe EEG do wykrywania senności w czasie rzeczywistym [6]. Zgłosili, że najczęściej używaną słuchawką w takich badaniach były te produkowane przez EMOTIV, a następnie Neurosky, Interaxon i OpenBCI. W wykrywaniu senności odkryli, że nawet podstawowe cechy EEG, takie jak oscylacje częstotliwości, mogą być używane do wykrywania senności. Zauważyli jednak, że w wielu przypadkach "optymalizacja algorytmiczna jest nadal niezbędna", co oznacza, że algorytmy uczenia maszynowego przyniosły dokładniejsze wykrycia.
Wykorzystanie komercyjnego EEG i algorytmów uczenia maszynowego, aby pomóc nam zachować bezpieczeństwo
EMOTIV jest liderem w dziedzinie komercyjnego EEG od ponad dekady. W tym czasie opracowali systemy EEG w różnych formach, od 32-kanałowych tradycyjnych czepków badawczych po 2-kanałowe słuchawki douszne. Systemy o kompaktowych formach, jak słuchawki MN8 czy Insight, stanowią pierwsze kroki w kierunku codziennej, noszonej neurotechnologii. Integrując tego rodzaju sprzęt w kontrolkach samochodowych, możemy zapobiegać wypadkom, zanim jeszcze pojawią się sprzyjające stany mentalne.
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Wykorzystanie komercyjnego EEG i algorytmów uczenia maszynowego, aby pomóc nam zachować bezpieczeństwo.
Integracja sprzętu EEG w pojazdach to tylko część rozwiązania. Aby wykorzystać zebrane dane mózgowe, musimy przetworzyć je na użyteczne metryki. Złożone algorytmy uczenia maszynowego osiągają to, dekodując dane EEG na cechy, które mogą indeksować konkretne stany mentalne. Do tej pory EMOTIV opracował siedem takich wykryć: frustracja, zainteresowanie, relaksacja, zaangażowanie, ekscytacja, uwaga i stres. Inżynierowie EMOTIV ściśle współpracowali z neurobiologami, aby opracować te wykrycia poprzez rygorystyczne badania eksperymentalne, które stosowały protokoły znane z wywoływania tych stanów. W obszarze motoryzacji, Emotiv obecnie dopracowuje wykrywanie rozproszenia uwagi kierowcy opracowane w symulatorze jazdy, co nastąpiło po obiecujących wynikach z współpracy z Royal Automobile Club of Western Australia, która zaowocowała samochodem napędzanym uwagą, który zwolnił, gdy uwaga malała [7]. Możesz znaleźć niektóre filmy dotyczące współpracy i wyników na YouTube.
Neurobiologia i przyszłość prowadzenia
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Neurobiologia i przyszłość prowadzenia.
Od wczesnych interwencji, takich jak pasy bezpieczeństwa i nierówności w jezdni, po nowoczesne, takie jak automatyczne hamowanie awaryjne i wspomaganie kierowania, nasze samochody stały się znacznie bezpieczniejsze. Jednakże liczba osób ginących w wypadkach każdego roku pokazuje, że mamy jeszcze daleko, zanim osiągniemy punkt, w którym pojazdy można uznać za "bezpieczne". W miarę jak technologia się rozwija, nasze samochody z pewnością będą coraz bezpieczniejsze, ale dopóki ludzie są głównymi operatorami pojazdów, nadal będą występować wypadki spowodowane przez ludzi. Technologia EEG stanowi szczególnie obiecującą drogę do złagodzenia wpływu ludzkiego poprzez wykrywanie subtelnych wskaźników i interwencję zanim warunki prowadzące do wypadku się zdarzą.
Bibliografia
Autor: Dr Nikolas Williams, naukowiec z EMOTIV.
Kilka miesięcy temu wróciłem do USA po ośmiu latach życia za granicą. Częścią ponownego zaczynania było kupienie wszystkich rzeczy potrzebnych do życia. Oprócz kanapy, łóżka i stołu jadalnianego, oczywiście potrzebowałem samochodu. Uważając się za osobę finansowo rozważną, szukałem wyłącznie starszych, ekonomicznych modeli, ale szybko zniechęciły mnie zawyżone ceny i niska dostępność. Rynek samochodów używanych w 2021 roku skutecznie zmuszał mnie do zakupu nowego, co ostatecznie uczyniłem. Moje rozczarowanie naruszeniem podstawowych zasad finansów osobistych szybko ustąpiło miejsca nieokiełznanej entuzjazmowi na myśl o komforcie i funkcjach, które niosło moje nowiuteńkie SUV Toyoty.
W szczególności urzekły mnie funkcje autonomicznego prowadzenia, o których do tej pory tylko czytałem. Asystowane kierowanie i radar z przodu ułatwiały długie podróże. Musiałem jedynie mieć oczy na drodze i dłoń spoczywającą na kole kierownicy, a mój samochód w zasadzie prowadził się sam. Jeśli weźmiemy pod uwagę unikanie kolizji, monitorowanie martwego pola, tylne kamery z systemem ostrzegawczym, aby upewnić się, że nie wjadę w nikogo, kto przechodzi za mną, ten nowy samochód był obiektywnie o wiele bezpieczniejszy niż starsze modele, którymi jeździłem przez większą część ostatniej dekady.
Samochody, oczywiście, jeszcze nie prowadzą same. Choć mają różne ciekawe funkcje autonomiczne i bezpieczeństwa, samochody wciąż wymagają nadzoru kierowcy oraz, w razie potrzeby, interwencji. Mamy jeszcze daleko do usunięcia ludzkiego komponentu z prowadzenia i to właśnie ten komponent w dużej mierze odpowiada za wypadki samochodowe i zgony. Ludzie popełniają błędy za kółkiem. Niezależnie od tego, czy decydują, że prowadzenie pojazdu po spożyciu alkoholu to dobry pomysł, czy że szybka jazda to zabawa, lub że muszą przejechać jeszcze kilka mil, zanim się zatrzymają, aby odpocząć, ludzie powodują wiele zapobiegających wypadkom incydentów samochodowych.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
Zgodnie z danymi National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), w 2019 roku było 36,096 ofiar śmiertelnych w ruchu drogowym. W 2020 roku szacuje się, że liczba ofiar przekroczyła 38,000 [1]. Duży odsetek z nich jest spowodowany ryzykowną jazdą i tym samym można je zapobiec. NHTSA zidentyfikowało sześć rodzajów ryzykownej jazdy: Przekraczanie prędkości, prowadzenie po spożyciu alkoholu i środków odurzających, niewłaściwe lub niestosowanie pasów bezpieczeństwa, prowadzenie w stanie rozproszenia oraz prowadzenie w stanie senności. Ponieważ dwie trzecie wszystkich ofiar śmiertelnych można przypisać przekraczaniu prędkości i prowadzeniu po spożyciu, wiele kampanii interwencyjnych słusznie koncentruje się na adresowaniu tych ryzyk. Jednak prowadzenie w stanie rozproszenia i senności prowadzi do znaczącej liczby ofiar, z 3,142 zgonami związanymi z rozproszeniem i 697 zgonami związanymi z sennością w 2019 roku [2].
Używając neurobiologii do pomiaru uwagi w laboratorium
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Używanie neurobiologii do pomiaru uwagi w laboratorium.
Neurobiolodzy używają różnych metod do pomiaru uwagi w laboratorium. Jedna z tych metod wykorzystuje fakt, że nasz mózg wydziela niewielkie ilości energii elektrycznej, gdy jego neurony są aktywne. Używając elektroencefalogramu (EEG), możemy mierzyć wahania tej energii, aby zrozumieć, kiedy i gdzie mózg jest aktywny. Szybkość, lub częstotliwość, z jaką te wahania występują, nazywana jest oscylacjami, czyli powszechniej, falami mózgowymi. Częstotliwość fal mózgowych może dostarczać informacji o stanach lub procesach mentalnych.
Na przykład, fale mózgowe, które oscylują od 14 do 30 razy na sekundę (lub 14 - 30 Hz) znane są jako fale beta i są związane z wysokim poziomem zaangażowania mentalnego. Oscylacje w zakresie 8 - 13 Hz znane są jako fale alfa i są zazwyczaj obecne w okresach relaksacji lub biernej uwagi. Na przykład, często można zauważyć fale alfa, gdy osoba medytuje. Fale theta to oscylacje między 4 a 7 Hz, zauważane, gdy osoba jest głęboko zrelaksowana lub senna. Najwolniejsze fale to fale delta (1 - 4 Hz), które są obserwowane, gdy osoba głęboko śpi.
Zobacz powiązany post Wprowadzenie do EEG
W laboratorium naukowcy mogą mierzyć czas, amplitudę i częstotliwość fal mózgowych, aby określić, jak zaangażowany lub wyłączony jest umysł osoby podczas zadań. Na przykład, gdy osoba widzi lub słyszy coś, na co czekała, jej EEG pokazuje bardzo specyficzną odpowiedź, zwaną P300, która jest dużą falą o wysokiej amplitudzie występującą około 300 ms po pojawieniu się obiektu [3]. Podobnie, spadek w oscylacjach alfa może wskazywać, że ktoś zwraca na coś szczególną uwagę [4]. Bycie sennym także produkuje wykrywalne sygnatury EEG na drodze zmian w oscylacjach delta, theta i alfa [5].
Jak możemy mierzyć uwagę w samochodzie?
W pojeździe możemy mierzyć uwagę i senność wykorzystując metody behawioralne. Na przykład, kamery mogą śledzić oczy kierowców, aby upewnić się, że patrzą na drogę. Podobnie, kamery mogą wykrywać, kiedy głowy kierowców zaczynają się kiwać, co wskazuje, że są senni. Jednakże, to że osoba patrzy na drogę lub nie ma opadającej głowy, nie oznacza, że zwraca uwagę lub że nie jest zmęczona. EEG może wspomagać wykrywanie tych niebezpiecznych stanów. Mogą być nawet w stanie przewidywać je, zanim staną się zachowawczo wykrywalne.
Neurobiologia na miejscu kierowcy - EEG może wspomagać wykrywanie tych niebezpiecznych stanów. Mogą być nawet w stanie przewidywać je, zanim staną się zachowawczo wykrywalne.
W 2020 roku badacze przeprowadzili systematyczny przegląd badań, które wykorzystywały komercyjnie dostępne zestawy słuchawkowe EEG do wykrywania senności w czasie rzeczywistym [6]. Zgłosili, że najczęściej używaną słuchawką w takich badaniach były te produkowane przez EMOTIV, a następnie Neurosky, Interaxon i OpenBCI. W wykrywaniu senności odkryli, że nawet podstawowe cechy EEG, takie jak oscylacje częstotliwości, mogą być używane do wykrywania senności. Zauważyli jednak, że w wielu przypadkach "optymalizacja algorytmiczna jest nadal niezbędna", co oznacza, że algorytmy uczenia maszynowego przyniosły dokładniejsze wykrycia.
Wykorzystanie komercyjnego EEG i algorytmów uczenia maszynowego, aby pomóc nam zachować bezpieczeństwo
EMOTIV jest liderem w dziedzinie komercyjnego EEG od ponad dekady. W tym czasie opracowali systemy EEG w różnych formach, od 32-kanałowych tradycyjnych czepków badawczych po 2-kanałowe słuchawki douszne. Systemy o kompaktowych formach, jak słuchawki MN8 czy Insight, stanowią pierwsze kroki w kierunku codziennej, noszonej neurotechnologii. Integrując tego rodzaju sprzęt w kontrolkach samochodowych, możemy zapobiegać wypadkom, zanim jeszcze pojawią się sprzyjające stany mentalne.
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Wykorzystanie komercyjnego EEG i algorytmów uczenia maszynowego, aby pomóc nam zachować bezpieczeństwo.
Integracja sprzętu EEG w pojazdach to tylko część rozwiązania. Aby wykorzystać zebrane dane mózgowe, musimy przetworzyć je na użyteczne metryki. Złożone algorytmy uczenia maszynowego osiągają to, dekodując dane EEG na cechy, które mogą indeksować konkretne stany mentalne. Do tej pory EMOTIV opracował siedem takich wykryć: frustracja, zainteresowanie, relaksacja, zaangażowanie, ekscytacja, uwaga i stres. Inżynierowie EMOTIV ściśle współpracowali z neurobiologami, aby opracować te wykrycia poprzez rygorystyczne badania eksperymentalne, które stosowały protokoły znane z wywoływania tych stanów. W obszarze motoryzacji, Emotiv obecnie dopracowuje wykrywanie rozproszenia uwagi kierowcy opracowane w symulatorze jazdy, co nastąpiło po obiecujących wynikach z współpracy z Royal Automobile Club of Western Australia, która zaowocowała samochodem napędzanym uwagą, który zwolnił, gdy uwaga malała [7]. Możesz znaleźć niektóre filmy dotyczące współpracy i wyników na YouTube.
Neurobiologia i przyszłość prowadzenia
Neurobiologia na miejscu kierowcy - Neurobiologia i przyszłość prowadzenia.
Od wczesnych interwencji, takich jak pasy bezpieczeństwa i nierówności w jezdni, po nowoczesne, takie jak automatyczne hamowanie awaryjne i wspomaganie kierowania, nasze samochody stały się znacznie bezpieczniejsze. Jednakże liczba osób ginących w wypadkach każdego roku pokazuje, że mamy jeszcze daleko, zanim osiągniemy punkt, w którym pojazdy można uznać za "bezpieczne". W miarę jak technologia się rozwija, nasze samochody z pewnością będą coraz bezpieczniejsze, ale dopóki ludzie są głównymi operatorami pojazdów, nadal będą występować wypadki spowodowane przez ludzi. Technologia EEG stanowi szczególnie obiecującą drogę do złagodzenia wpływu ludzkiego poprzez wykrywanie subtelnych wskaźników i interwencję zanim warunki prowadzące do wypadku się zdarzą.
Bibliografia
