Veľa ľudí ráno ráno naleje šálku kávy, aby sa prebudili. Ale koľko kofeínu by ste mali konzumovať - a kedy by ste ho mali užívať - na dosiahnutie maximálnej bdelosti?
Cieľom nového algoritmu je odpovedať na túto otázku.
Algoritmus, ktorý vyvinuli vedci z armády USA, berie do úvahy plány spánku ľudí a určuje, koľko kofeínu by mali spotrebovať a kedy dosiahnuť optimálnu bdelosť.
Vedci zistili, že pomocou tohto algoritmu by mohli zlepšiť výkonnosť ľudí v úlohe pozornosti až o 64 percent, aj keď ľudia konzumovali rovnaké celkové množstvo kofeínu ako predtým. (Algoritmus môže odporučiť napríklad určité množstvo kofeínu naraz a potom iné množstvo neskôr v priebehu dňa.) Štúdia tiež zistila, že podľa harmonogramu dávkovania algoritmu môžu ľudia znížiť svoju spotrebu kofeínu až o na 65 percent a stále dosahujú rovnakú úroveň výkonu.
„Vyvinuli sme algoritmy, ktoré spolupracujú a v podstate nám umožňujú určiť, na individuálnej úrovni, kedy a do akej miery by mal jednotlivec užívať kofeín, aby dosiahol maximálny výkon v požadovanom čase a v požadovanom čase,“ uviedol hlavný autor štúdie Jaques. Reifman, riaditeľ Inštitútu vysoko výkonných výpočtových softvérových aplikácií DoD v lekárskom výskume armády USA a velení materiálu vo Fort Detrick v Marylande.
Napríklad, ak ste študent, ktorý bol minulý týždeň bez spánku, zatiaľ čo sa snažíte o nadchádzajúcu skúšku, cieľom tohto algoritmu je povedať, kedy máte brať kofeín, takže počas skúšky ste v maximálnej možnej miere upozornení, „Reifman povedal Live Science.
Vedci už využili túto technológiu na vývoj webového nástroja a aplikácie pre smartfóny s názvom 2B-Alert, ktoré môžu predvídať bdelosť osoby na základe času spánku a spotreby kofeínu. Webový nástroj poskytuje výsledok pre „priemerného Joea“, zatiaľ čo aplikácia pre smartfóny sa v priebehu času učí, ako jednotlivec reaguje na nedostatok spánku a kofeín, uviedol Reifman.
V súčasnosti verejne dostupná verzia 2B-Alert nehovorí ľuďom, kedy a koľko kofeínu je potrebné na dosiahnutie maximálneho výkonu. Tento aspekt práce sa stále potvrdzuje v štúdiách o amerických vojakoch.
Nakoniec, hoci sa práca vyvíja pre armádu, Reifman dúfa, že z nej bude mať úžitok aj laická verejnosť vrátane pracovníkov na zmeny, riadiacich letovej prevádzky a dokonca aj študentov, ktorí skúšajú skúšku. „Všetci trpíme nedostatkom spánku“, povedal Reifman.
Kofeín a načasovanie
Účinnosť kofeínu nezávisí iba od toho, koľko konzumujete, ale aj keď ho konzumujete - pre osobu trpiacu nedostatkom spánku nemusí ráno jeden šálka kávy zabrániť ospalosti neskôr počas dňa.
Predtým vedci vyvinuli matematický model nazvaný unifikovaný model výkonnosti (UMP), ktorý by mohol predpovedať účinky straty spánku a spotreby kofeínu na výkon osoby. Tento model však ľuďom nepovedal presne, kedy a koľko kofeínu potrebujú na dosiahnutie svojho špičkového výkonu.
Na vyriešenie tohto problému vedci kombinovali UMP s „optimalizačným algoritmom“. Nový algoritmus použil ako vstupný harmonogram spánku človeka a ako výstup poskytol „stratégiu dávkovania kofeínu“ (kedy a koľko kofeínu užiť).
Vedci potom testovali svoj algoritmus pomocou údajov z predchádzajúcich štúdií o účinnosti kofeínu na ľudí bez spánku. V týchto skorších štúdiách boli ľudia po určitý čas zbavení spánku a dostali konkrétne dávky kofeínu. Vedci potom zmerali, ako dobre kofeín zlepšil svoj výkon pri jednoduchej úlohe, ktorá merala pozornosť a reakčný čas.
V novej štúdii vedci uskutočnili počítačové simulácie, aby preskúmali výkonnosť ľudí pomocou stratégií dávkovania kofeínu v pôvodných štúdiách, ako aj stratégií dávkovania určených novým algoritmom.
Zistili, že stratégie dávkovania podľa nového algoritmu môžu v porovnaní s predchádzajúcimi štúdiami zlepšiť výkonnosť ľudí o 16 až 64 percent a znížiť celkovú spotrebu kofeínu o 17 až 65 percent.
Ako to bolo možné? Napríklad v jednej štúdii účastníci konzumovali 400 miligramov kofeínu v rovnakom čase každý deň, počas piatich dní, celkovo 2 000 mg. Ale pretože účastníci boli bez spánku - dostávali iba 5 hodín spánku za noc - postupne hromadili „dlh spánku“, ktorý poškodil ich výkon, najmä neskôr počas dňa. Algoritmus optimalizácie teda určil, že účastníci potrebovali viac kofeínu neskôr v týždni (najmä neskôr v deň) - a menej kofeínu na začiatku týždňa - na optimalizáciu svojho výkonu.
Zatiaľ čo súčasná štúdia bola retrospektívna (čo znamená, že použila predchádzajúce údaje), vedci plánujú ďalšiu štúdiu, ktorá otestuje algoritmus v reálnom čase. V tejto budúcej štúdii budú vojaci po istý čas zbavení spánku. Približne v polovici tohto obdobia algoritmus určí, koľko kofeínu každý solider potrebuje a v akom čase, aby dosiahli aspoň určitú úroveň bdelosti, uviedol Reifman.
Reifman uviedol, že optimalizačný algoritmus by mal byť k dispozícii na platforme 2B-Alert niekedy pred koncom roka.
