많은 사람들이 아침에 커피 한 잔을 쏟아 부어 깨어납니다. 그러나 "피크"경고를 얻기 위해 정확히 얼마나 많은 카페인을 섭취해야합니까?
새로운 알고리즘은 그 질문에 답하는 것을 목표로합니다.
미 육군 연구원들이 개발 한이 알고리즘은 사람들의 수면 시간표를 고려하고, 최적의 경보를 달성하기 위해 얼마나 많은 양의 카페인을 섭취해야하는지 식별합니다.
연구원들은이 알고리즘을 사용하여 사람들이 이전과 동일한 총량의 카페인을 섭취하더라도 주의력 작업에 대한 사람들의 성과를 최대 64 % 향상시킬 수 있음을 발견했습니다. (알고리즘은 예를 들어 한 번에 특정 양의 카페인을 추천 한 후 나중에 다른 양을 권장 할 수도 있습니다.)이 연구는 또한 알고리즘의 투약 일정에 따라 사람들이 자신의 카페인 소비량을 65 %까지 유지하면서도 여전히 동일한 수준의 성능을 달성했습니다.
연구 수석 저자 인 Jaques는 "우리는 함께 작동하는 알고리즘을 개발했으며, 본질적으로 개인이 원하는 시간에 원하는 시간에 최고 성능을 달성하기 위해 카페인을 복용해야하는시기와 양을 결정할 수있게되었다"고 말했다. Reifman, 메릴랜드 주 포트 데릭에있는 미 육군 의료 연구 및 Materiel 사령부의 DoD 생명 공학 고성능 컴퓨팅 소프트웨어 응용 연구소 소장.
예를 들어, 다음 주에 시험을 치르는 동안 지난 주에 수면이 박탈 된 학생 인 경우, 알고리즘은 카페인을 언제 복용해야하는지 알려주기 위해 "시험 중에 최대한주의를 기울여야합니다"Reifman Live Science에 말했습니다.
연구원들은 이미 수면 시간과 카페인 소비량을 기반으로 사람의 경보를 예측할 수있는 웹 기반 도구와 2B-Alert라는 스마트 폰 앱을 개발하기 위해 자신의 기술을 사용했습니다. 웹 툴은 "평균 조"에 대한 결과를 제공하는 반면, 스마트 폰 앱은 시간이 지남에 따라 개인이 수면 부족과 카페인에 어떻게 반응 하는지를 알게된다고 Reifman은 말했다.
현재 공개적으로 사용 가능한 2B-Alert 버전은 최고 성능을 달성하기 위해 언제 그리고 얼마나 많은 카페인을 섭취해야하는지 알려주지 않습니다. 이 작업의 측면은 여전히 미국 군인에 대한 연구에서 검증되고 있습니다.
Reifman은 궁극적으로 군용으로 개발되고 있지만 교대 근무자, 항공 교통 관제사 및 시험을 위해 공부하는 학생들을 포함하여 일반인에게도 혜택을 줄 수 있기를 희망합니다. "우리는 때때로 수면 박탈로 고통 받고있다"고 Reifman은 말했다.
카페인 및 타이밍
카페인의 효과는 소비량에 따라 다르지만 소비 할 때-수면 부족한 사람의 경우 아침에 커피 한 잔이 나중에 졸음을 막지 못할 수 있습니다.
이전에는 연구자들이 수면 손실과 카페인 소비가 개인의 성과에 미치는 영향을 예측할 수있는 UMP (Unified Performance of Performance)라는 수학적 모델을 개발했습니다. 그러나이 모델은 최고 성능을 달성하기 위해 필요한 카페인을 언제, 얼마나 많이 섭취해야하는지 정확하게 알려주지 않았습니다.
이 문제를 해결하기 위해 연구원들은 UMP와 "최적화 알고리즘"을 결합했습니다. 새로운 알고리즘은 사람의 수면 스케줄을 입력으로 사용하고 "카페인 투약 전략"(카페인을 복용하는시기 및 양)을 출력으로 제공했습니다.
그런 다음 연구원들은 수면이 부족한 사람들에게 카페인의 효과에 대한 이전 연구의 데이터를 사용하여 알고리즘을 테스트했습니다. 이 초기 연구에서 사람들은 일정 시간 동안 수면을 박탈하고 특정 용량의 카페인을 섭취했습니다. 그런 다음 연구자들은 관심과 반응 시간을 측정 한 간단한 작업에서 카페인의 성능이 얼마나 잘 향상되었는지 측정했습니다.
새로운 연구에서 연구원들은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 원래 연구에서 카페인 투여 전략과 새로운 알고리즘에 의해 결정된 투여 전략을 사용하여 사람들의 성과를 조사했습니다.
그들은 새로운 알고리즘의 투약 전략이 초기 연구에 비해 사람들의 수행 능력을 16-64 % 향상시키고 총 카페인 소비를 17-65 % 줄일 수 있음을 발견했습니다.
이것이 어떻게 가능 했습니까? 예를 들어 한 연구에서 참가자는 매일 같은 시간에 5 일 동안 총 2,000mg의 카페인 400 밀리그램을 소비했습니다. 그러나 참가자들은 밤에 단 5 시간의 수면을 취하여 잠을 잃었 기 때문에 점차적으로 "수면 부채"를 쌓아서 특히 늦은 시간에 성능을 떨어 뜨 렸습니다. 따라서 최적화 알고리즘은 참가자들이 성과를 최적화하기 위해 주중에 더 많은 카페인, 특히 주중에 카페인이 더 적게 필요하다는 것을 확인했습니다.
현재 연구는 소급 적이지만 (이전 데이터를 사용했음을 의미) 연구원들은 알고리즘을 실시간으로 테스트 할 다른 연구를 계획하고 있습니다. 이 장래의 연구에서 군인들은 일정 시간 동안 수면을 박탈 당할 것입니다. 이 기간 중반 쯤에 알고리즘은 각 고체가 필요로하는 카페인 양과 시간을 결정하여 적어도 일정 수준의 경보를 달성 할 것이라고 Reifman은 말했다.
Reifman은 최적화 알고리즘을 연말 전에 언젠가 2B-Alert 플랫폼에서 사용할 수 있어야한다고 말했다.
