Многие люди неохотно наливают по утрам чашку кофе, чтобы проснуться. Но сколько именно кофеина вы должны потреблять - и когда вы должны его принимать - чтобы достичь «пиковой» настороженности?
Новый алгоритм призван ответить на этот вопрос.
Алгоритм, разработанный армейскими исследователями в США, учитывает режим сна людей и определяет, сколько кофеина им нужно потреблять и когда, чтобы достичь оптимальной бдительности.
Исследователи обнаружили, что с помощью этого алгоритма они могут повысить производительность людей при выполнении задания на внимание до 64 процентов, даже если люди потребляли такое же общее количество кофеина, как и раньше. (Алгоритм может рекомендовать, например, определенное количество кофеина за один раз, а затем другое количество позже в течение дня.) Исследование также показало, что, следуя графику дозирования алгоритма, люди могут снизить потребление кофеина до до 65 процентов, и все еще достичь того же уровня производительности.
«Мы разработали алгоритмы, которые работают вместе, и они, по сути, позволяют нам определять на индивидуальном уровне, когда и сколько человек должен принимать кофеин для достижения максимальной производительности в желаемое время и желаемую продолжительность», - сказал старший автор исследования Жак Райфман, директор Института прикладных программ для высокопроизводительных вычислений биотехнологии Министерства обороны США в Комитете медицинских исследований и материалов армии США, Форт Детрик, штат Мэриленд.
Например, если вы студент, который был лишен сна в течение последней недели во время подготовки к предстоящему экзамену, алгоритм призван подсказать вам, когда принимать кофеин, «чтобы вы были максимально внимательны во время экзамена», Рейфман рассказал Live Science.
Исследователи уже использовали свою технологию для разработки веб-инструмента и приложения для смартфона под названием 2B-Alert, которое может предсказать бдительность человека на основе времени его сна и потребления кофеина. Веб-инструмент дает результат для «среднего Джо», в то время как приложение для смартфона со временем узнает, как человек реагирует на лишение сна и кофеин, сказал Рейфман.
В настоящее время общедоступная версия 2B-Alert не сообщает людям, когда и сколько кофеина следует принимать для достижения максимальной производительности. Этот аспект работы все еще проверяется в исследованиях солдат США.
В конечном счете, хотя работа разрабатывается для военных, Рейфман надеется, что она также может принести пользу непрофессионалам, включая сменных работников, авиадиспетчеров и даже студентов, готовящихся к экзамену. «Все мы время от времени страдаем от недосыпания», - сказал Рейфман.
Кофеин и время
Эффективность кофеина зависит не только от того, сколько вы потребляете, но и от того, когда вы его употребляете - для человека, лишенного сна, одна чашка кофе утром не может предотвратить сонливость в конце дня.
Ранее исследователи разработали математическую модель, называемую унифицированной моделью производительности (UMP), которая могла бы предсказать влияние потери сна и потребления кофеина на производительность человека. Но эта модель не говорила людям точно, когда и сколько кофеина им нужно принимать для достижения максимальной производительности.
Чтобы решить эту проблему, исследователи объединили UMP с «алгоритмом оптимизации». Новый алгоритм использовал график сна человека в качестве входных данных и предоставил «стратегию дозирования кофеина» (когда и сколько кофеина принимать) в качестве выходных данных.
Затем исследователи проверили свой алгоритм, используя данные предыдущих исследований эффективности кофеина у людей, лишенных сна. В этих более ранних исследованиях люди были лишены сна на определенное время и получали определенные дозы кофеина. Затем исследователи измерили, насколько хорошо кофеин улучшил свои показатели в простой задаче, которая измеряла внимание и время реакции.
В новом исследовании исследователи запустили компьютерное моделирование, чтобы проверить эффективность работы людей, используя стратегии дозирования кофеина в первоначальных исследованиях, а также стратегии дозирования, определенные новым алгоритмом.
Они обнаружили, что стратегии дозирования по новому алгоритму могут улучшить производительность людей на 16–64 процента и снизить общее потребление кофеина на 17–65 процентов по сравнению с более ранними исследованиями.
Как это было возможно? Например, в одном исследовании участники потребляли 400 мг кофеина в одно и то же время каждый день в течение пяти дней, в общей сложности 2000 мг. Но поскольку участники были лишены сна - получая всего 5 часов сна за ночь - у них постепенно накапливался «долг сна», что ухудшало их производительность, особенно в конце дня. Таким образом, алгоритм оптимизации определил, что участникам нужно больше кофеина в конце недели (особенно в конце дня) - и меньше кофеина в начале недели - чтобы оптимизировать свои показатели.
Хотя текущее исследование было ретроспективным (то есть использовались предыдущие данные), исследователи планируют еще одно исследование, которое проверит алгоритм в режиме реального времени. В этом будущем исследовании солдаты будут лишены сна на определенное время. Примерно в середине этого периода алгоритм будет определять, сколько кофеина нужно каждому солдату и в какое время, чтобы он достиг хотя бы определенного уровня готовности, сказал Рейфман.
Рейфман сказал, что алгоритм оптимизации должен быть доступен на платформе 2B-Alert где-то до конца года.
