Monet ihmiset kaadetaan herkullisesti kuppi kahvia aamulla herätäkseen itsensä. Mutta tarkalleen kuinka paljon kofeiinia sinun pitäisi kuluttaa - ja milloin sinun tulee ottaa se - "huipun" valppauden saavuttamiseksi?
Uuden algoritmin tavoitteena on vastata tähän kysymykseen.
Yhdysvaltain armeijan tutkijoiden kehittämä algoritmi ottaa huomioon ihmisten uniaikataulut ja tunnistaa, kuinka paljon kofeiinia heidän tulisi kuluttaa ja milloin optimaalisen valppauden saavuttamiseksi.
Tutkijat havaitsivat, että käyttämällä tätä algoritmia, he voisivat parantaa ihmisten suorituskykyä huomiotehtävissä jopa 64 prosentilla, vaikka ihmiset kuluttavat saman määrän kofeiinia kuin ennen. (Algoritmi voi suositella esimerkiksi tiettyä määrää kofeiinia kerrallaan ja sitten eri määrän myöhemmin päivällä.) Tutkimuksessa havaittiin myös, että seuraamalla algoritmin annosteluaikataulua ihmiset voisivat vähentää kofeiinin kulutustaan jopa 65 prosenttiin ja saavuttavat silti saman suorituskyvyn.
"Olemme kehittäneet algoritmeja, jotka toimivat yhdessä, ja niiden avulla oleellisesti voimme määrittää yksilötasolla, milloin ja kuinka paljon ihmisen tulisi ottaa kofeiinia saavuttaaksesi huippusuorituskyvyn haluamana ajankohtana, halutun ajan", sanoi tutkimuksen vanhempi kirjailija Jaques. Reifman, Yhdysvaltain armeijan lääketieteellisen tutkimuksen ja materiaalikomennon DoD-bioteknologian korkean suorituskyvyn tietotekniikan sovellusinstituutin johtaja Fort Detrickissä, Marylandissa.
Esimerkiksi, jos olet opiskelija, joka on mennyt nukkumaan viimeksi kuluneen viikon aikana töitä tekeessään tulevaa koetta, algoritmin tavoitteena on kertoa sinulle, milloin sinun pitää ottaa kofeiinia ", jotta olet mahdollisimman valpas kokeen aikana", Reifman kertoi Live Sciencelle.
Tutkijat ovat jo käyttäneet tekniikkaansa kehittääkseen 2B-Alert-nimisen verkkopohjaisen työkalun ja älypuhelinsovelluksen, joka pystyy ennustamaan henkilön valppauden uneajan ja kofeiinin kulutuksen perusteella. Verkkotyökalu tarjoaa tuloksen "keskimääräiselle joelle", kun taas älypuhelinsovellus oppii ajan myötä kuinka ihminen reagoi unen puutteeseen ja kofeiiniin, Reifman sanoi.
Tällä hetkellä julkisesti saatavilla olevasta 2B-Alert-versiosta ei kerrota ihmisille, milloin ja kuinka paljon kofeiinia on käytettävä huipputason saavuttamiseksi. Tämä työn osa on edelleen validoitu Yhdysvaltain sotilaita koskevissa tutkimuksissa.
Viime kädessä, vaikka työtä kehitetään armeijalle, Reifman toivoo, että siitä voi hyötyä myös maallikoille, mukaan lukien vuorotyöntekijät, lennonjohtajat ja jopa opiskelijat, jotka hakevat koetta. "Me kaikki kärsimme unen puutteesta", Reifman sanoi.
Kofeiini ja ajoitus
Kofeiinin tehokkuus ei riipu pelkästään siitä, kuinka paljon kulutat, vaan myös kulutuksen yhteydessä - nukkumista vaivaa henkilölle yksi aamukahvi kahvia ei ehkä estä uneliaisuutta myöhemmin päivällä.
Aiemmin tutkijat ovat kehittäneet matemaattisen mallin, nimeltään yhtenäinen suorituskykymalli (UMP), joka pystyi ennustamaan unen menetyksen ja kofeiinin kulutuksen vaikutukset ihmisen suorituskykyyn. Mutta tämä malli ei kertonut ihmisille tarkalleen milloin ja kuinka paljon kofeiinia heidän piti ottaa saavuttaakseen huipputehokkuutensa.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat yhdistivät UMP: n "optimointialgoritmiin". Uusi algoritmi käytti syöttönä henkilön uniaikataulua ja antoi lähtökohtana "kofeiinin annostrategian" (milloin ja kuinka paljon kofeiinia otetaan).
Sitten tutkijat testasivat algoritmiaan aikaisempien tutkimusten tietojen perusteella, jotka koskivat kofeiinin tehoa unen puutteessa oleville ihmisille. Näissä aikaisemmissa tutkimuksissa ihmiset jäivät unesta tietyn ajan ja heille annettiin erityiset annokset kofeiinia. Sitten tutkijat mittasivat kuinka hyvin kofeiini paransi suorituskykyään yksinkertaisella tehtävällä, joka mittasi huomion ja reaktioajan.
Uudessa tutkimuksessa tutkijat suorittivat tietokoneen simulaatioita tutkiakseen ihmisten suorituskykyä kofeiinin annostrategioilla alkuperäisissä tutkimuksissa sekä uuden algoritmin määrittämissä annostrategioissa.
He havaitsivat, että uuden algoritmin annostelustrategiat voisivat parantaa ihmisten suorituskykyä 16–64 prosentilla ja vähentää kofeiinin kokonaiskulutusta 17–65 prosenttia verrattuna aikaisempiin tutkimuksiin.
Kuinka tämä oli mahdollista? Esimerkiksi yhdessä tutkimuksessa osallistujat nauttivat 400 milligrammaa kofeiinia samaan aikaan joka päivä viiden päivän ajan, yhteensä 2 000 mg. Mutta koska osallistujat olivat unettomia - saaden vain viisi tuntia nukkua yötä - heille vähitellen kertyi "unelmavelkaa", joka vahingoitti heidän suoritustaan, etenkin myöhemmin päivällä. Joten optimointialgoritmi päätti, että osallistujat tarvitsivat enemmän kofeiinia myöhemmin viikolla (erityisesti myöhemmin päivällä) - ja vähemmän kofeiinia viikon alussa - suorituskyvyn optimoimiseksi.
Vaikka nykyinen tutkimus oli retrospektiivinen (tarkoitti, että siinä käytettiin aiempia tietoja), tutkijat suunnittelevat toista tutkimusta, joka testaa algoritmin reaaliajassa. Tässä tulevassa tutkimuksessa sotilaat menettävät unen tietyn ajan. Noin puolivälissä tämän ajanjakson aikana algoritmi määrittelee, kuinka paljon kofeiinia kukin liuotin tarvitsee ja milloin, jotta ne saavuttavat ainakin tietyn valppauden, Reifman sanoi.
Reifmanin mukaan optimointialgoritmin pitäisi olla saatavana 2B-Alert-alustalla joskus ennen vuoden loppua.
