Sokan reggelenként csésze kávét öntenek, hogy felébredjenek. De pontosan mennyi koffeint kell fogyasztania - és mikor kell bevennie -, hogy elérje a "csúcs" éberséget?
Egy új algoritmus célja a kérdés megválaszolása.
Az amerikai hadsereg kutatói által kifejlesztett algoritmus figyelembe veszi az emberek alvási ütemtervét és meghatározza, mennyi koffeint kell fogyasztaniuk, és mikor kell elérniük az optimális éberséget.
A kutatók azt találták, hogy ennek az algoritmusnak az alkalmazásával akár 64 százalékkal javíthatják az emberek teljesítményét egy figyelemfelkeltő feladatnál, annak ellenére, hogy az emberek ugyanolyan mennyiségű koffeint fogyasztottak, mint korábban. (Az algoritmus például javasolhat egy bizonyos mennyiségű koffeint egyidejűleg, majd a nap folyamán más mennyiséget.) A tanulmány azt is megállapította, hogy az algoritmus adagolási ütemtervének betartásával az emberek csökkenthetik a koffeinfogyasztást 65% -ra, és továbbra is ugyanazt a teljesítményt érik el.
"Olyan algoritmusokat fejlesztettünk ki, amelyek együtt működnek, és alapvetően lehetővé teszik számunkra, hogy az egyéni szinten meghatározhassuk, mikor és mennyit kell az egyénnek koffeint fogyasztania, hogy elérje a csúcsteljesítményt a kívánt időben, a kívánt időtartamra" - mondta Jaques, a tanulmány vezető szerzője. Reifman, a DoD Biotechnológiai Nagyteljesítményű Számítástechnikai Szoftveralkalmazási Intézet igazgatója az amerikai hadsereg orvosi kutatási és anyagparancsnokságában, Fort Detrickben, Maryland.
Például, ha egy olyan diák, akitől az elmúlt héten alvásmentességet élveztek, miközben a közelgő vizsga kitöltését végezte, az algoritmus célja, hogy megmondja neked, mikor kell koffeint szednie, hogy a lehető legnagyobb figyelmeztetés legyen a vizsga alatt ", Reifman mondta a Live Science.
A kutatók már felhasználták technológiájukat egy webes eszköz és egy okostelefon-alkalmazás kifejlesztésére, úgynevezett 2B-Alert, amely előrejelzi az ember figyelmeztetését az alvásidejük és a koffeinfogyasztásuk alapján. A webes eszköz eredményt nyújt az "átlagos Joe" számára, miközben az okostelefon-alkalmazás idővel megtanulja, hogyan reagál az egyén az alváshiányra és a koffeinre, mondta Reifman.
A 2B-Alert nyilvánosan elérhető verziója jelenleg nem mondja el az embereknek, hogy mikor és mennyi koffeint kell bevenniük a csúcsteljesítmény eléréséhez. A munka ezen aspektusát az amerikai katonákkal kapcsolatos tanulmányok még érvényesítik.
Végső soron, bár a munkát a katonaság fejlesztésére fejlesztették ki, Reifman reméli, hogy ez hasznos lehet a laikus közönség számára is, ideértve a műszakban dolgozókat, a légiforgalmi irányítókat és még a tesztre szoruló hallgatókat is. "Mindannyian alvásmentességben szenvedünk" - mondta Reifman időről időre.
Koffein és időzítés
A koffein hatékonysága nemcsak attól függ, hogy mennyit fogyaszt, hanem ha fogyaszt is - alvásmentességgel küzdő emberek esetében egy csésze kávé reggel nem akadályozhatja meg az álmosságot a nap folyamán.
Korábban a kutatók kifejlesztettek egy matematikai modellt, az úgynevezett egységes teljesítménymodellt (UMP), amely előre jelezte az alvásvesztés és a koffeinfogyasztás hatásait az ember teljesítményére. De ez a modell nem mondta pontosan az embereknek, hogy mikor és mennyi koffeint kell bevenniük, hogy elérjék csúcsteljesítményüket.
A probléma megoldására a kutatók az UMP-t egy "optimalizálási algoritmussal" kombinálták. Az új algoritmus egy személy alvási ütemtervét használta bemenetként, és outputként egy "koffein adagolási stratégiát" (mikor és mennyi koffeint kell bevenni).
A kutatók ezután kipróbálták algoritmusukat a korábbi tanulmányok adatainak felhasználásával, amelyek a koffein hatékonyságát mutatták az alvásmentességgel küzdő embereknél. Ezekben a korábbi tanulmányokban az embereket bizonyos időre megfosztották az alvástól, és konkrét dózisú koffeint kaptak. Ezután a kutatók megvizsgálták, hogy a koffein mennyire javította teljesítményét egy olyan egyszerű feladat során, amely megmérte a figyelmet és a reakcióidőt.
Az új tanulmányban a kutatók számítógépes szimulációkkal vizsgálták az emberek teljesítményét az eredeti tanulmányokban szereplő koffein adagolási stratégiák, valamint az új algoritmus által meghatározott adagolási stratégiák felhasználásával.
Megállapították, hogy az új algoritmus adagolási stratégiái 16-64 százalékkal javíthatják az emberek teljesítményét, és a korábbi tanulmányokhoz viszonyítva 17-65 százalékkal csökkenthetik a teljes koffeinfogyasztást.
Hogyan volt ez lehetséges? Például egy vizsgálatban a résztvevők 400 mg koffeint fogyasztottak naponta egyszerre, öt napig, összesen 2000 mg-ig. Mivel azonban a résztvevők alvásmentesek voltak - mindössze öt órát aludtak éjszaka - fokozatosan felhalmozódtak egy "alvási adósság", amely hátrányosan befolyásolta teljesítményüket, különösen a nap folyamán. Tehát az optimalizálási algoritmus megállapította, hogy a résztvevőknek több koffeinre van szükségük a hét későbbi szakaszában (különösen a nap későbbi szakaszában) - és kevesebb koffeinre a hét elején - a teljesítményük optimalizálása érdekében.
Míg a jelenlegi tanulmány retrospektív volt (azaz korábbi adatokat használt), a kutatók egy másik tanulmányt terveznek, amely valós időben tesztelni fogja az algoritmust. Ebben a jövőbeni tanulmányban a katonák bizonyos időtartamra megfosztják az alvást. A periódus felénél az algoritmus meghatározza, hogy mekkora koffeinre van szükség minden egyes oldószerhez, és mikor, hogy legalább bizonyos fokú éberséget érjenek el - mondta Reifman.
Reifman szerint az optimalizálási algoritmusnak valamikor az év vége előtt elérhetőnek kell lennie a 2B-Alert platformon.
