วิทยาศาสตร์ประสาทอยู่ในตำแหน่งคนขับ

เขียนโดย ดร.นิโคลัส วิลเลียมส์, นักวิจัยของ EMOTIV.

หลายเดือนก่อน ฉันย้ายกลับมายังสหรัฐฯ หลังจากอาศัยอยู่ต่างประเทศมานานแปดปี ส่วนหนึ่งของการเริ่มต้นใหม่หมายถึงการซื้อหาสิ่งของที่จำเป็นต่อชีวิต นอกเหนือจากโซฟา เตียง และโต๊ะอาหาร แน่นอนว่าฉันต้องการรถยนต์ด้วย สิ่งที่ฉันเลือกคือตัวเลือกเก่าที่มีราคาคุ้มค่า แต่ก็ถูกท้อใจอย่างรวดเร็วจากราคาที่พุ่งสูงและจำนวนรถที่จำกัด ตลาดรถยนต์มือสองในปี 2021 ผลักดันฉันให้ซื้อรถใหม่ เมื่อฉันได้ทำการซื้อรถใหม่อย่างเดียวนี้ ความไม่พอใจที่ฉันทำไปตามหลักการทางการเงินส่วนบุคคลถูกแทนที่ด้วยความตื่นเต้นอย่างไม่จำกัดสำหรับความสะดวกสบายและคุณสมบัติที่มาพร้อมกับ Toyota SUV ใหม่ของฉัน

ฉันประทับใจเป็นพิเศษกับฟีเจอร์การขับขี่อัตโนมัติซึ่งก่อนหน้านี้ฉันได้ยินแค่ในหนังสือเท่านั้น การบังคับเลี้ยวแบบมีการช่วยเหลือและเรดาร์แบบแม่นยำทำให้การขับระยะยาวเป็นเรื่องง่ายดาย ฉันเพียงแค่ต้องคอยมองถนนและวางมือพักไว้บนพวงมาลัยและรถของฉันก็แทบจะขับด้วยตัวเองได้ การหลีกเลี่ยงการชน, การเฝ้าระวังจุดบอด, กล้องมองหลังพร้อมระบบเตือนเพื่อให้แน่ใจว่าฉันไม่ถอยไปโดนใครขณะเดินอยู่ด้านหลัง ทำให้รถใหม่นี้มีความปลอดภัยสูงกว่ารุ่นเก่าที่ฉันเคยขับมาตลอดสิบปีที่ผ่านมาเป็นอย่างมาก

แน่นอนว่ารถยังไม่สามารถขับเองได้ทั้งหมด แม้ว่าจะมีฟีเจอร์ความปลอดภัยและขับเคลื่อนตัวเองที่น่าประทับใจ แต่รถยังต้องการการดูแลและคอนโทรลจากผู้ขับขี่ และเมื่อจำเป็นก็ต้องแทรกแซงยังคงอยู่ ห่างไกลมากจากการถอดเอาส่วนมนุษย์ออกจากการขับรถ และสิ่งนี้มักเป็นปัจจัยหลักของอุบัติเหตุรถยนต์และการเสียชีวิต มนุษย์ทำผิดพลาดหลังพวงมาลัย ไม่ว่าจะตัดสินใจว่าการขับหลังดื่มเป็นความคิดที่ดี หรือการเร่งความเร็วเป็นเรื่องสนุก หรือแค่อีกสองสามไมล์ก่อนที่จะหยุดพัก มนุษย์เป็นตัวการที่ทำให้เกิดอุบัติเหตุรถยนต์ที่สามารถป้องกันได้จำนวนมาก

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

ตามข้อมูลจาก National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) ในปี 2019 มีผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุทางรถยนต์ถึง 36,096 ราย สำหรับปี 2020 คาดว่าผู้เสียชีวิตจะมีมากกว่า 38,000 ราย [1]. อัตราส่วนสูงของสิ่งเหล่านี้เกิดจากการขับขี่ที่เสี่ยงและสามารถป้องกันได้ ทาง NHTSA ระบุว่ามีการขับขี่ที่เสี่ยงหกรูปแบบ: การเร่งความเร็ว การขับขี่เหมือเมาและการใช้ยา การไม่ใช้หรือใช้เข็มขัดนิรภัยอย่างไม่ถูกต้อง การขับที่รู้สึกมีสมาธิดั้งเดิมและการขับด้วยความง่วงงุน. การขับรถด้วยความยุ่งเหยิงและง่วงซึมก่อให้เกิดจำนวนผู้เสียชีวิตที่ไม่ใช่เรื่องเล่นๆ โดยในปี 2019 มีผู้เสียชีวิตเนื่องจากการขาดสมาธิ 3,142 ราย และจากการขับขี่ที่ง่วงซึม 697 ราย [2].

การใช้วิทยาศาสตร์ประสาทเพื่อวัดการมีสมาธิในห้องทดลอง

วิทยาศาสตร์ประสาทในที่นั่งคนขับ - การใช้วิทยาศาสตร์ประสาทเพื่อวัดการมีสมาธิในห้องทดลอง.

นักประสาทใช้วิธีการต่างๆ ในการวัดความสนใจในห้องปฏิบัติการ หนึ่งในวิธีเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าสมองของเราปล่อยกระแสไฟฟ้าจำนวนน้อยมากเมื่อนิวรอนเกิดการยิงตัวเอง การใช้การวัดคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) เราสามารถวัดการเคลื่อนไหวของไฟฟ้าเหล่านี้เพื่อเข้าใจว่าเมื่อไรและที่ไหนสมองทำงานได้ดี ความเร็วหรือตัวเลขที่คลื่นไฟฟ้าเหล่านี้เกิดขึ้นเรียกว่าการสั่น หรือทั่วไปว่าเป็นการเคลื่อนไหวคลื่นสมอง อัตราสั่นของคลื่นสมองสามารถให้ Insight แก่สถานะหรือกระบวนการทางจิตใจ

ยกตัวอย่างเช่น คลื่นสมองที่สั่น 14 ถึง 30 ครั้งต่อวินาที (หรือ 14 - 30 Hz) รู้จักกันในชื่อ คลื่นเบต้า และมีการสัมพันธ์กับระดับการมีส่วนร่วมทางจิตใจสูง การเคลื่อนไหวในช่วง 8 - 13 Hz เรียกว่าคลื่นอัลฟ่า และทั่วไปแล้วจะปรากฏในช่วงที่รู้สึกผ่อนคลายหรือความสนใจเฉียบพลัน ตัวอย่างเช่น คุณอาจเห็นคลื่นอัลฟ่าเมื่อคนกำลังทำสมาธิ คลื่นธีต้าสั่นระหว่าง 4 และ 7 Hz และเห็นเมื่อคนอยู่ในสภาวะผ่อนคลายหรือง่วงนอนที่สุด คลื่นที่เคลื่อนที่ช้าที่สุดคือคลื่นเดลต้า (1 - 4 Hz) และถูกพบเมื่อคนอยู่ในสภาวะนอนหลับลึก

ดูโพสต์ที่เกี่ยวข้อง คู่มือเบื้องต้นสำหรับ EEG

ในห้องทดลอง นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดเวลา ความแรง และความถี่ของคลื่นสมองเพื่อตรวจสอบว่าจิตใจของคนกำลังสนใจหรือไม่สนใจขณะทำงาน ตัวอย่างเช่น เมื่อคนเห็นหรือได้ยินบางอย่างที่พวกเขารอคอย EEG ของพวกเขาจะแสดงการตอบสนองเฉพาะที่เรียกว่า P300 ซึ่งเป็นคลื่นที่มีความกว้างใหญ่ที่เกิดขึ้นประมาณ 300 มิลลิวินาทีหลังจากที่วัตถุปรากฏ [3]. ในทำนองเดียวกัน การลดการเคลื่อนไหวอัลฟาสามารถชี้ให้เห็นว่ามีคนกำลังมีความสนใจอย่างจริงจังในบางสิ่ง [4]. ความง่วงนอนยังสร้างลักษณะ EEG ที่ตรวจพบได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงในคลื่นเดลต้า ธีต้า และอัลฟ่า [5].

เราสามารถวัดการมีสมาธิในรถได้อย่างไร?

ในรถ เราสามารถวัดการมีสมาธิและความง่วงนอนโดยใช้วิธีพฤติกรรม ตัวอย่างเช่น กล้องสามารถตรวจสอบดวงตาของผู้ขับเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขากำลังมองไปที่ถนน อีกทั้ง กล้องยังสามารถตรวจพบเมื่อหัวของผู้ขับเริ่มที่ง เหล่านี้บ่งชี้ว่าพวกเขาง่วงนอน อย่างไรก็ตาม เพียงเพราะว่าคนกำลังมองถนนหรือศีรษะไม่ล้ม อาจไม่ได้หมายความว่าพวกเขากำลังให้ความสนใจหรือไม่ได้เหนื่อย EEG สามารถเสริมการตรวจหาสถานะอันตรายเหล่านี้ได้ อาจสามารถทำนายได้ก่อนที่จะแสดงออกทางพฤติกรรม

วิทยาศาสตร์ประสาทในที่นั่งคนขับ - EEG สามารถเสริมการตรวจพบสถานการณ์เหล่านี้ก่อนจะแสดงออกทางพฤติกรรมได้.

ในปี 2020 นักวิจัยได้ทำการทบทวนระบบระเบียบของการศึกษาที่ใช้ EEG ชนิดที่สามารถซื้อหาได้เพื่อการตรวจสอบความง่วงนอนแบบเรียลไทม์ [6]. พวกเขารายงานว่าเครื่องที่ใช้มากที่สุดในงานประเภทนี้คือเครื่องของ EMOTIV ตามด้วย Neurosky, Interaxon, และ OpenBCI สำหรับการตรวจหาความง่วงนอน พวกเขาพบว่าฟีเจอร์ EEG พื้นฐาน เช่น การสั่นความถี่ สามารถใช้ตรวจหาความง่วงนอนได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขาสังเกตว่าในหลายๆ กรณี "การเพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลกอริทึมยังคงเป็นสิ่งจำเป็น" หมายความว่าอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องมีความแม่นยำในการตรวจพบมากขึ้น

การใช้ประโยชน์จาก EEG เชิงพาณิชย์และอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อช่วยเพิ่มความปลอดภัยของเรา

EMOTIV เป็นผู้นำใน EEG เชิงพาณิชย์มานานกว่าสิบปี ในช่วงเวลานี้พวกเขาได้พัฒนาระบบ EEG ในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่หมวกวิจัยแบบ 32 ช่อง ไปยังหูฟังแบบ 2 ช่อง ระบบที่มีรูปร่างที่กะทัดรัด เช่น หูฟัง MN8 หรือ Insight เป็นการก้าวแรกสู่เทคโนโลยีประสาทที่สวมใส่ได้ในชีวิตประจำวัน โดยการบูรณาการฮาร์ดแวร์ประเภทนี้เข้ากับระบบควบคุมรถ เราอาจสามารถป้องกันอุบัติเหตุก่อนที่สภาพจิตจะทำให้อุบัติเหตุเกิดขึ้นจริง

วิทยาศาสตร์ประสาทในที่นั่งคนขับ - การใช้ประโยชน์จาก EEG เชิงพาณิชย์และอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อให้เราปลอดภัยขึ้น.

การผนวกฮาร์ดแวร์ EEG ในยานพาหนะเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหา เพื่อที่จะใช้ประโยชน์จากข้อมูลสมองที่ได้รับ เราจำเป็นต้องประมวลผลให้เป็นตัวชี้วัดที่มีประโยชน์ อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องที่มีความซับซ้อนสามารถทำได้โดยการถอดรหัสข้อมูล EEG ให้เป็นฟีเจอร์ที่สามารถวัดสถานะจิตได้ จนถึงปัจจุบัน EMOTIV ได้พัฒนาการตรวจจับสถานะต่าง ๆ ที่สามารถวัดได้ถึงเจ็ดสถานะ: ความหงุดหงิด ความสนใจ การผ่อนคลาย การมีส่วนร่วม ความตื่นเต้น การให้ความสนใจ และความเครียด วิศวกรของ EMOTIV ได้ทำงานอย่างใกล้ชิดกับนักวิทยาศาสตร์ประสาทในการพัฒนาการตรวจจับเหล่านี้ผ่านการศึกษาเชิงทดลองที่มีมาตรฐานที่รู้กันว่าสามารถกระตุ้นสถานะเหล่านี้ได้ ในอุตสาหกรรมรถยนต์ Emotiv ปัจจุบันกำลังปรับแต่งการตรวจจับการเสียสมาธิของผู้ขับที่พัฒนาในเครื่องจำลองการขับรถ ซึ่งในโครงการที่ประสบความสำเร็จกับสมาคมรถยนต์ราชวงศ์ของรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย ที่ทำให้เกิดรถที่ใช้พลังจากความสนใจซึ่งสามารถลดความเร็วลงเมื่อความสนใจลดลง [7]. คุณสามารถหาวิดีโอจากความร่วมมือและผลลัพธ์บน YouTube.

วิทยาศาสตร์ประสาทและอนาคตของการขับขี่

วิทยาศาสตร์ประสาทในที่นั่งคนขับ - วิทยาศาสตร์ประสาทและอนาคตของการขับขี่.

จากการป้องกันต้นแบบเช่น เข็มขัดนิรภัย และร่องแรงไปยังการป้องกันสมัยใหม่เช่น เบรกฉุกเฉินอัตโนมัติและการบังคับเลี้ยวช่วยเสริม รถของเรากลายเป็นปลอดภัยมากขึ้น แต่จำนวนผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุแต่ละปีแสดงให้เห็นว่าเรายังมีทางยาวก่อนที่จะสามารถถือว่ารถปลอดภัย อย่างไรก็ตามในเทคโนโลยีก้าวหน้า รถของเราจะดำเนินการปลอดภัยขึ้น แต่ตราบใดที่มนุษย์เป็นผู้ขับขี่ยานพาหนะหลัก จะยังคงมีอุบัติเหตุที่เกิดจากมนุษย์ เหตุการณ์ความเสียหายและเครื่อง EEG แสดงถึงโอกาสที่มีสามารถในการบรรเทาปัจจัยมนุษย์ โดยการตรวจจับสัญญาณในลักษณะอื่นและการแทรกแซงในสภาวะที่ทำให้เกิดอุบัติเหตุไม่ก่อขึ้น

อ้างอิง

[1] National Center for Statistics and Analysis, “ประมาณการณ์แรกของการเสียชีวิตจากอุบัติเหตุทางรถยนต์ในปี 2020.” National Highway Traffic Safety Administration, พฤษภาคม 2021. เข้าถึง: ม.ค. 04, 2022. [ออนไลน์]. มีให้ที่: https://crashstats.nhtsa.dot.gov/Api/Public/ViewPublication/813115

[2] National Center for Statistics and Analysis., “ภาพรวมของการชนรถในปี 2019.” National Highway Traffic Safety Administration, 2020.

[3] S. J. Luck and E. S. Kappenman, คู่มืออ๊อกฟอร์ดเกี่ยวกับส่วนประกอบเหตุการณ์แรก. Oxford university press, 2011.

[4] G. Thut, “กิจกรรมอัลฟ่าแบนด์ของไฟฟ้าสมองเหนือคอร์เทกซ์ที่จุดเน้นช่วงการมองเห็นและอนุมานการตรวจจับเป้าหมายทางวิดีทัศน์,” J. Neurosci., vol. 26, no. 37, pp. 9494–9502, ก.ย. 2006, doi: 10.1523/JNEUROSCI.0875-06.2006.

[5] C.-H. Chuang, C.-S. Huang, L.-W. Ko, and C.-T. Lin, “เครือข่ายการบูรณาการหน้าที่การรับรู้สายตาที่ใช้กับการขับขี่ง่วงซึม โดยมีพื้นฐานจาก EEG,” Knowl.-Based Syst., vol. 80, pp. 143–152, พฤษภาคม 2015, doi: 10.1016/j.knosys.2015.01.007.

[6] J. LaRocco, M. D. Le, and D.-G. Paeng, “การทบทวนระบบของหูฟัง EEG ราคาถูกที่มีใช้ได้สำหรับการตรวจหาความง่วงนอน,” Front. Neuroinformatics, vol. 14, p. 42, 2020, doi: 10.3389/fninf.2020.553352. [7] “ออสเตรเลียเปิดตัวรถที่ใช้พลังความสนใจ,” 2013. https://phys.org/news/2013-09-australia-unveil-attention-powered-car.html (เข้าถึง ม.ค. 12, 2022).