Mnogi ljudje zjutraj nalijejo skodelico kave, da se zbudijo. Toda točno koliko kofeina bi morali zaužiti - in kdaj bi ga morali zaužiti -, da dosežete "vrhunsko" budnost?
Z novim algoritmom želi odgovoriti na to vprašanje.
Algoritem, ki so ga razvili raziskovalci ameriške vojske, upošteva urnike spanja ljudi in opredeli, koliko kofeina bi morali zaužiti in kdaj, da bi dosegli optimalno budnost.
Raziskovalci so ugotovili, da bi z uporabo tega algoritma lahko izboljšali uspešnost ljudi na skrbni nalogi za do 64 odstotkov, čeprav so ljudje uživali enako skupno kofein kot prej. (Algoritem lahko priporoči na primer določeno količino kofeina naenkrat in nato drugačno količino kasneje čez dan.) Študija je tudi ugotovila, da lahko ljudje z upoštevanjem sheme odmerjanja algoritma zmanjšajo porabo kofeina za več do 65 odstotkov in še vedno dosegajo enako raven učinkovitosti.
"Razvili smo algoritme, ki delujejo skupaj, in nam v bistvu omogočajo, da na posamezni ravni določimo, kdaj in koliko mora posameznik vzeti kofein, da doseže največjo učinkovitost v želenem času, za želeno trajanje," je dejal višji avtor študije Jaques Reifman, direktor Inštituta za računalniško programsko opremo DoD Biotechnology visoke zmogljivosti pri poveljstvu za medicinske raziskave in materiale ameriške vojske v Fort Detrick, Maryland.
Na primer, če ste študent, ki je bil zadnji teden prikrajšan za spanec, medtem ko se potegujete za prihajajoči izpit, vam algoritem želi povedati, kdaj morate vzeti kofein, "zato ste med izpitom čim bolj pozorni," Reifman povedal Live Science.
Raziskovalci so že uporabili svojo tehnologijo za razvoj spletnega orodja in aplikacije za pametne telefone, imenovane 2B-Alert, ki lahko napoveduje budnost osebe na podlagi njihovega časa spanja in uživanja kofeina. Spletno orodje zagotavlja rezultat za "povprečnega Joea", medtem ko se aplikacija za pametne telefone sčasoma nauči, kako se posameznik odziva na pomanjkanje spanja in na kofein, je dejal Reifman.
Trenutno javno dostopna različica 2B-Alert ljudem ne pove, kdaj in koliko kofeina naj sprejmejo, da dosežejo najvišjo učinkovitost. Ta vidik dela je še vedno potrjen v študijah o ameriških vojakih.
Čeprav se delo razvija za vojsko, Reifman upa, da bo lahko koristilo tudi laični javnosti, vključno z delavci v izmeni, kontrolorji zračnega prometa in celo študenti, ki se trudijo za preizkus. "Vsi občasno trpimo zaradi pomanjkanja spanja," je dejal Reifman.
Kofein in čas
Učinkovitost kofeina ni odvisna samo od tega, koliko ga zaužijete, ampak ko ga zaužijete - za osebo, ki je pri spanju, ena sama skodelica kave zjutraj morda ne bo preprečila zaspanosti pozneje čez dan.
Pred tem so raziskovalci razvili matematični model, imenovan poenoten model delovanja (UMP), ki je lahko napovedal učinke izgube spanja in uživanja kofeina na človekovo uspešnost. Toda ta model ljudem ni natančno povedal, kdaj in koliko kofeina morajo vzeti, da dosežejo svoje vrhunske učinke.
Za reševanje tega vprašanja so raziskovalci kombinirali UMP z "algoritmom optimizacije". Novi algoritem je uporabil razpored spanja osebe kot vložek in kot "proizvodno strategijo odmerjanja kofeina" (kdaj in koliko kofeina zaužiti) kot izhod.
Raziskovalci so nato preizkusili svoj algoritem s pomočjo podatkov iz prejšnjih raziskav o učinkovitosti kofeina na ljudeh, ki so bili prikrajšani za spanje. V teh prejšnjih raziskavah so bili ljudje za določen čas prikrajšani za spanje in so jim dajali posebne odmerke kofeina. Nato so raziskovalci izmerili, kako dobro je kofein izboljšal njihovo uspešnost na preprosti nalogi, ki je merila pozornost in reakcijski čas.
V novi raziskavi so raziskovalci izvajali računalniške simulacije, da so pregledali uspešnost ljudi z uporabo strategij odmerjanja kofeina v prvotnih študijah, pa tudi strategije odmerjanja, določene z novim algoritmom.
Ugotovili so, da lahko strategije odmerjanja iz novega algoritma izboljšajo delovanje ljudi za 16 do 64 odstotkov in zmanjšajo skupno uživanje kofeina za 17 do 65 odstotkov v primerjavi s prejšnjimi študijami.
Kako je bilo to mogoče? Na primer, v eni izmed raziskav so udeleženci zaužili 400 miligramov kofeina hkrati, pet dni, skupaj 2000 mg. Ker pa so bili udeleženci prikrajšani za spanje - dobili so le 5 ur spanja na noč - so postopoma nabrali "dolg spanja", ki je škodil njihovi uspešnosti, zlasti pozneje. Tako je algoritem za optimizacijo določil, da so udeleženci potrebovali več kofeina pozneje v tednu (zlasti kasneje čez dan) - in manj kofeina na začetku tedna -, da bi izboljšali svoje delovanje.
Medtem ko je bila trenutna študija retrospektivna (kar pomeni, da je uporabila prejšnje podatke), raziskovalci načrtujejo še eno študijo, ki bo algoritem preizkusila v realnem času. V tej prihodnji študiji bodo vojaki za določen čas prikrajšani za spanec. Približno na polovici tega obdobja bo algoritem določil, koliko kofeina potrebuje vsak trdilnik in v katerem času, tako da dosežejo vsaj določeno stopnjo budnosti, je dejal Reifman.
Reifman je dejal, da bi moral biti algoritem optimizacije na voljo na platformi 2B-Alert nekaj pred koncem leta.
