אנשים רבים שופכים ברצינות כוס קפה בבוקר כדי להתעורר. אבל בדיוק כמה קפאין עליכם לצרוך - ומתי עליכם לקחת אותו - כדי להשיג ערנות "שיא"?
אלגוריתם חדש נועד לענות על שאלה זו.
האלגוריתם, שפותח על ידי חוקרי צבא ארה"ב, לוקח בחשבון את לוחות הזמנים של השינה של אנשים ומזהה כמה קפאין עליהם לצרוך, ומתי, כדי להשיג ערנות מיטבית.
החוקרים גילו כי באמצעות אלגוריתם זה הם יכלו לשפר את ביצועי האנשים במשימת הקשב בעד 64 אחוזים, למרות שאנשים צורכים את אותה כמות קפאין הכוללת כמו פעם. (האלגוריתם עשוי להמליץ, למשל, על כמות מסוימת של קפאין בפעם אחת, ואז על כמות אחרת בהמשך היום.) המחקר מצא גם כי על ידי מעקב אחר לוח הזמנים של המינון של האלגוריתם, אנשים יכלו להפחית את צריכת הקפאין שלהם בהגדלה. עד 65 אחוזים, ועדיין להשיג אותה רמת ביצועים.
"פיתחנו אלגוריתמים העובדים יחד, והם למעשה מאפשרים לנו לקבוע, ברמה האישית, מתי וכמה צריך האדם לקחת קפאין כדי להשיג ביצועים שיאים בזמן הרצוי, למשך הזמן הרצוי", אמר הכותב הבכיר במחקר ג'אקס. רייפמן, מנהל המכון ליישומי תוכנת מחשוב המיועד לביצוע טכנולוגיה גבוהה ב- DoD במחקר רפואי של צבא ארה"ב ומפקדת מטריאל בפורט דטריק, מרילנד.
לדוגמה, אם אתה סטודנט שקופח שינה בשבוע האחרון בזמן שנדחס לבחינה הקרובה, האלגוריתם מכוון לומר לך מתי לקחת קפאין "אז אתה ערני ככל האפשר במהלך הבחינה," רייפמן אמר לייב מדע.
החוקרים כבר השתמשו בטכנולוגיה שלהם כדי לפתח כלי מבוסס-אינטרנט ואפליקציית סמארטפון, המכונה 2B – Alert, שיכולים לחזות את ערנותו של אדם על סמך זמן השינה שלו וצריכת הקפאין. רייפמן אומר כי כלי האינטרנט מספק תוצאה של "ג'ו הממוצע", בעוד שאפליקציית הסמארטפון לומדת לאורך זמן כיצד אדם מגיב למחסור בשינה וקפאין.
נכון לעכשיו, הגרסה הזמינה לציבור של 2B-Alert לא אומרת לאנשים מתי וכמה קפאין צריך לקחת כדי להשיג ביצועים שיאים. היבט זה של העבודה עדיין מקבל תוקף במחקרים על חיילי ארה"ב.
בסופו של דבר, אף על פי שהעבודה מפותחת עבור הצבא, רייפמן מקווה שהיא יכולה להועיל גם לציבור ההשכרה, כולל עובדי משמרת, בקרי תנועה אווירית ואפילו סטודנטים שנמצאים במבחן. ריימפמן אמר כי "כולנו סובלים ממחסור בשינה".
קפאין ותזמון
היעילות של קפאין תלויה לא רק בכמה שאתה צורך, אלא כשאתה צורך אותו - עבור אדם חסר שינה, כוס קפה אחת בבוקר עלולה לא למנוע נמנום בהמשך היום.
בעבר פיתחו החוקרים מודל מתמטי, המכונה מודל הביצועים המאוחד (UMP), שיכול לחזות את ההשפעות של אובדן שינה וצריכת קפאין על ביצועיו של אדם. אבל המודל הזה לא אמר לאנשים בדיוק מתי וכמה קפאין הם צריכים לקחת כדי להשיג את ביצועי השיא שלהם.
כדי לטפל בנושא זה, החוקרים שילבו את ה- UMP עם "אלגוריתם מיטוב". האלגוריתם החדש השתמש בלוח הזמנים של האדם כקלט וסיפק "אסטרטגיית מינון קפאין" (מתי וכמה קפאין לקחת) כתפוקה.
לאחר מכן החוקרים בדקו את האלגוריתם שלהם באמצעות נתונים ממחקרים קודמים בנושא יעילות הקפאין אצל אנשים שהיו חסרי שינה. במחקרים קודמים אלה, אנשים נשללו משינה למשך זמן מסוים וקיבלו מינונים ספציפיים של קפאין. לאחר מכן, החוקרים מדדו עד כמה הקפאין שיפר את ביצועיהם במשימה פשוטה שמדדה את תשומת הלב ואת זמן התגובה.
במחקר החדש, החוקרים ניהלו הדמיות מחשב כדי לבחון את ביצועי האנשים באמצעות אסטרטגיות מינון הקפאין במחקרים המקוריים, כמו גם את אסטרטגיות המינון שנקבעו על ידי האלגוריתם החדש.
הם מצאו כי אסטרטגיות המינון מהאלגוריתם החדש יכולות לשפר את ביצועי האנשים ב- 16 עד 64 אחוזים ולהפחית את צריכת הקפאין הכוללת ב- 17 עד 65 אחוזים, בהשוואה למחקרים הקודמים.
איך זה היה אפשרי? לדוגמה, במחקר אחד צרכו המשתתפים 400 מיליגרם קפאין באותה שעה בכל יום, במשך חמישה ימים, בסך הכל 2,000 מ"ג. אך מכיוון שהמשתתפים היו חסרי שינה - הם קיבלו 5 שעות שינה בלבד בלילה - הם צברו בהדרגה "חוב שינה" שפגע בביצועיהם, במיוחד בהמשך היום. אז אלגוריתם האופטימיזציה קבע שהמשתתפים זקוקים ליותר קפאין בהמשך השבוע (במיוחד בהמשך היום) - ופחות קפאין בתחילת השבוע - כדי לייעל את ביצועיהם.
בעוד שהמחקר הנוכחי היה רטרוספקטיבי (כלומר הוא השתמש בנתונים קודמים), החוקרים מתכננים מחקר אחר שיבחן את האלגוריתם בזמן אמת. במחקר עתידי זה יינשלו מחיילים שינה למשך זמן מסוים. בערך באמצע התקופה הזו, האלגוריתם יקבע כמה קפאין צריך כל הלחמה, ובאיזו שעה, כך שישיגו לפחות רמה מסוימת של עירנות, אמר רייפמן.
רייפמן אמר כי אלגוריתם האופטימיזציה צריך להיות זמין בפלטפורמת 2B-Alert מתישהו לפני סוף השנה.
