Багато людей вранці наливають чашку кави вранці, щоб розбудити себе. Але саме скільки кофеїну ви повинні споживати - а коли його приймати - щоб досягти "пікової" настороженості?
Новий алгоритм має на меті відповісти на це питання.
Алгоритм, розроблений американськими дослідниками армії, враховує графіки сну людей і визначає, скільки кофеїну вони повинні споживати, і коли, щоб досягти оптимальної готовності.
Дослідники виявили, що за допомогою цього алгоритму вони могли покращити ефективність роботи людей із завданням уваги до 64 відсотків, хоча люди вживали таку ж загальну кількість кофеїну, як і раніше. (Алгоритм може порекомендувати, наприклад, певну кількість кофеїну одночасно, а потім іншу кількість пізніше протягом дня.) Дослідження також встановило, що, дотримуючись графіку дозування алгоритму, люди можуть зменшити споживання кофеїну на більше до 65 відсотків, і все ще досягають такого ж рівня продуктивності.
"Ми розробили алгоритми, які працюють разом, і вони по суті дозволяють нам визначати на індивідуальному рівні, коли і скільки людина повинна приймати кофеїн, щоб досягти максимальної продуктивності в потрібний час, протягом бажаної тривалості", - сказав старший автор дослідження Жак Рейфман, директор Інституту прикладних програм обчислювальної техніки DoD Біотехнології Інституту медичних досліджень та матеріалів армії США у Форт-Детрік, штат Меріленд.
Наприклад, якщо ви студент, який за останній тиждень був позбавлений сну під час зусиль до майбутнього іспиту, алгоритм має на меті сказати вам, коли приймати кофеїн, "щоб ви були максимально настороженими під час іспиту", Рейфман розповів Live Science.
Дослідники вже використовували свою технологію для розробки веб-інструменту та програми для смартфонів під назвою 2B-Alert, яка може передбачити готовність людини на основі часу їх сну та споживання кофеїну. Веб-інструмент забезпечує результат для "середнього Джо", в той час як додаток для смартфонів з часом дізнається, як людина реагує на недосип і кофеїн, сказав Рейфман.
Наразі загальнодоступна версія 2B-Alert не повідомляє людям, коли і скільки кофеїну потрібно вжити, щоб досягти пікових показників. Цей аспект роботи досі підтверджується в дослідженнях американських солдатів.
Зрештою, хоча ця робота розробляється для військових, Рейфман сподівається, що вона також може принести користь широкій громадськості, включаючи працівників, які працюють у зміну, диспетчерів повітряного руху та навіть студентів, які піддаються тестуванню. "Час від часу ми всі страждаємо від позбавлення сну", - сказав Рейфман.
Кофеїн і терміни
Ефективність кофеїну залежить не тільки від того, скільки ви споживаєте, але і коли його споживаєте - для людини, яка не має сну, одна чашка кави вранці може не запобігти сонливості пізніше дня.
Раніше дослідники розробили математичну модель, яку називали уніфікованою моделлю працездатності (UMP), яка могла б передбачити вплив втрати сну та споживання кофеїну на продуктивність людини. Але ця модель не сказала людям, коли саме та скільки кофеїну потрібно було вжити, щоб досягти своїх пікових показників.
Для вирішення цього питання дослідники поєднали UMP з "алгоритмом оптимізації". Новий алгоритм використовував графік сну людини в якості вхідних даних і надав "стратегію дозування кофеїну" (коли і скільки кофеїну приймати) як вихід.
Потім дослідники протестували свій алгоритм, використовуючи дані попередніх досліджень ефективності кофеїну для людей, які не мали сну. У цих попередніх дослідженнях люди були позбавлені сну протягом певного часу та отримували конкретні дози кофеїну. Потім дослідники виміряли, наскільки добре кофеїн покращив свою ефективність за простим завданням, яке вимірювало увагу та час реакції.
У новому дослідженні дослідники проводили комп’ютерне моделювання для вивчення ефективності людей з використанням стратегій дозування кофеїну в оригінальних дослідженнях, а також стратегій дозування, визначених новим алгоритмом.
Вони виявили, що стратегії дозування з нового алгоритму можуть покращити продуктивність людей на 16 - 64 відсотки та зменшити загальне споживання кофеїну на 17 - 65 відсотків порівняно з попередніми дослідженнями.
Як це було можливо? Наприклад, в одному дослідженні учасники вживали по 400 міліграм кофеїну одночасно кожен день, протягом п’яти днів, загалом 2000 мг. Але оскільки учасники були позбавлені сну - отримуючи лише 5 годин сну в ніч - вони поступово накопичували "борг сну", який шкодив їх роботі, особливо пізніше дня. Тож алгоритм оптимізації визначив, що учасникам потрібно більше кофеїну пізніше тижня (особливо пізніше вдень) - і менше кофеїну на початку тижня - для оптимізації їх ефективності.
Хоча поточне дослідження було ретроспективним (тобто воно використовувало попередні дані), дослідники планують ще одне дослідження, яке перевірятиме алгоритм у режимі реального часу. У цьому майбутньому дослідженні солдати будуть позбавлені сну протягом певного часу. Приблизно на півдорозі цього періоду алгоритм визначить, скільки кофеїну потрібно кожному тверділому та в який час, щоб вони досягли принаймні певного рівня настороженості, сказав Рейфман.
Рейфман зазначив, що алгоритм оптимізації повинен бути доступний на платформі 2B-Alert десь до кінця року.
