В России внедряется технология контроля засыпания при помощи сверхчувствительных датчиков. С машинистами электропоездов проблема уже решена, на очереди - водители автобусов и грузовиков. Помогают в этом и белорусские учёные
Семь секунд на пробуждение
Мысли в голове путаются, веки тяжелеют, глаза закрываются… Пожалуй, на свете нет человека, которому незнакомо было бы это ощущение наступающего сна. И хорошо, если такое случается дома, страшно, когда человек засыпает за рулём. Способ определить такое предсонное состояние и спасти водителя и его пассажиров нашли российские учёные. Они помогают сделать процесс контроля за состоянием ненавязчивым.
Человек ещё сам не понял, что его потянуло ко сну от монотонной езды, а специальный электронный браслет на запястье уже подаёт сигнал тревоги. Первопроходцами, испытавшими новшество, стали машинисты поездов, теперь очередь дошла до пробуждающих браслетов на автомобильном транспорте. С этим всё оказалось гораздо сложнее, но и интереснее.
Уникальная технология родилась в Институте радиоэлектроники РАН (ИРЭ РАН) ещё во времена СССР. Специалисты увлечённо занимались исследованием физических полей биологических объектов, по которым можно определить состояние человека. Не инвазивно (то есть не проникая внутрь тела), а при помощи суперчувствительных приборов. Глубокие фундаментальные исследования, увы, прервались с развалом Союза. Чтобы сохранить и продолжать развивать хотя бы то, что от них осталось, группа энтузиастов создала при институте компанию, которая наладила производство диагностических приборов. Деньги от реализации шли и на продолжение исследований.
Гендиректор компании, доктор технических наук, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники Валерий Дементиенко рассказал нам, что суть методики по контролю состояния человека заключается в анализе полей, которые генерирует наш организм:
– Он излучает в сумме около 100 ватт мощности. Мы раскладывали эти излучаемые мощности на части и по отдельности анализировали. Сложные заболевания таким образом, конечно, не определить, хотя именно этого мы добивались изначально, но режим функционирования некоторых зон человеческого мозга – легко.
Выйти из «серой зоны»
Первым делом учёные взялись побороть сонливость машинистов. Несмотря на то что в каждой кабине с давних времён существует так называемая рукоятка бдительности, её активируют каждые несколько минут, подтверждая, что машинист бодр и находится в рабочем состоянии, потребовалось привлечь к делу электронщиков. Дело в том, что машинисты за долгие годы работы с рукояткой научились жать на неё порой даже во сне.
Так на российских железных дорогах была внедрена более чувствительная система ТСКБМ (телемеханическая система контроля бодрствования машиниста), в основе которой лежит кожно-гальваническая реакция, открытая ещё в XIX веке. Именно на ней в основном построена работа такого знаменитого агрегата, как полиграф – детектор лжи. Реакцию можно отследить по выбросу очень малых порций пота на поверхность кожи рук. Когда мы бодрствуем, уровень запотевания повышается, и наоборот, у сонного человека кожа высыхает. Если копнуть поглубже, сигнал к коже поступает от мозга при изменении его активности. Есть гипотеза, что эта взаимосвязь образовалась неспроста: в минуты опасности обезьяны прыгали на деревья – и мгновенно вспотевшие руки им в этом очень даже неплохо помогали.
Речь идёт об определении на коже микроскопических доз пота. Даже если на ощупь рука влажная, прибор на запястье может точно определить степень изменения этой влажности и подать тревожный сигнал.
– Нам впервые удалось составить программу отслеживания плавного перехода человека ко сну, – говорит Валерий Васильевич. – В зависимости от того, как далеко человек «забрался» в релаксацию, тончайшим образом меняется его кожно-гальваническая реакция. Мы выяснили, что она начинает затухать, то есть руки становятся значительно суше, на самом раннем этапе релаксации, ещё до погружения в сон, когда водитель просто мысленно начинает уходить в себя. Это состояние психофизиологи иногда называют «серой зоной», и она является на сегодняшний день самой плохо изученной фазой, предшествующей засыпанию. Но наше устройство на руке машиниста фиксирует попадание в «серую зону» и включает на блоке, расположенном на уровне его глаз, тревожный световой сигнал. Свет на этом этапе помогает человеку активироваться, он может сделать глубокий вдох, развести в стороны руки, потянуться.
– А если он уже уснул и этого сигнала просто не видит?
– Если через семь секунд после светового сигнала прибор не зарегистрирует пробуждения, то есть активизации реакции, тогда машинисту не позавидуешь: в следующий миг раздастся жуткая сирена, которая в принципе может поднять даже мёртвого.
– Про мёртвого вы хорошо вспомнили. Что если машинист или водитель не просто уснул, а потерял сознание или именно умер? Может же случиться так, что будить некого?
– Если и после сирены ничего не изменится, то включится автоматическое экстренное торможение поезда.
Браслет на счастье
Но водители автомобилей, а в особенности свободолюбивые дальнобойщики, для которых дальняя дорога – это сама жизнь, не так сговорчивы, как машинисты. Не хотят они контроля над собой, и всё тут. Однако организаторы движения на российских дорогах уверены, что контроль состояния – вещь необходимая и в конце концов им удастся пробить эту стену. Убедить тех, кто подолгу находится за рулём, что контроль состояния организма – это забота о них. И многое в этой области уже сделано.
В 2020 году в России началось внедрение системы «Поддержание работоспособности водителя», ставшей одной из частей нацпроекта «Безопасные качественные дороги». В соответствии с ней сегодня не только строятся безопасные и качественные дороги, но одновременно в регионы поставляются новые автобусы. В междугородних устанавливают электронный комплекс дополнительной безопасности. Наряду с тахографами – своеобразными аналогами авиационных «чёрных ящиков» – и автоматической системой отслеживания местоположения в него входит и пробуждающая система.
По словам Валерия Дементиенко, такие системы дополнительной безопасности уже установлены в нескольких сотнях автобусов в Пермском крае, Калужской и других областях. Сейчас в соответствии с поручением Президента России поставлена задача оснастить ими 16 тысяч школьных автобусов, а в будущем – вообще все пассажирские автобусы.
Микросхемы из Беларуси
Пока 15% комплектующих для производства браслетов импортного, большей частью китайского производства.
– Мы надеемся, – поясняет Дементиенко, – что в ближайшем будущем эта импортная часть сойдёт на нет за счёт внедрения отечественных аналогов и за счёт помощи братской Беларуси. Мы ещё в 2016 году подписали с белорусскими коллегами совместный договор о реализации программы по созданию элементной и приборной базы для российско-белорусской техники. Научно-техническая программа Союзного государства так и называется: «Разработка нового поколения электронных компонентов для систем управления и безопасности автотранспортных средств специального и двойного назначения».
В ходе программы российские и белорусские учёные и конструкторы дополняют систему поддержания работоспособности водителя так, чтобы приборы функционально определяли не только сонливость, но и объективные показатели здоровья в целом: глубокую усталость, высокий уровень стресса, аритмию, которая, между прочим, может стать причиной внезапной потери сознания, сердечного приступа или даже смерти.
– Внедрение новых технологий, – объясняет Валерий Васильевич, – проходит под патронатом КАМАЗа с участием нашего ИРЭ РАН, «Нейрокома», ведущего белорусского завода электроники «Интеграл», Объединённого института машиностроения НАН Беларуси и других российских и белорусских высокотехнологичных организаций. Приборами совместного производства кроме собственно «КАМАЗов» уже оснащаются новые «БЕЛАЗы» и «МАЗы». В будущем система будет, кроме прочего, определять готовность водителя к дальнему рейсу. Предположим, ему предстоит поездка на 500 километров с возвращением обратно. Специальные приборы в этом случае ещё перед выездом оценят потенциал водителя и выдадут заключение: стоит ему сразу после доставки груза отправляться домой или лучше сначала выспаться.
На тормоз жмёт автопилот
О дополнительных функциях новой системы, которые только разрабатываются, рассказал академик РАН, замдиректора ИРЭ РАН лауреат Государственной премии и трёх премий Правительства РФ Александр Бугаев:
– Институт находится в постоянном научном поиске. К примеру, нам кажется полезным на ближайшую перспективу создать систему контроля за водителем автомобиля-беспилотника. Не удивляйтесь, это не оксюморон. Стопроцентный беспилотник – дело далёкого будущего. Полный автопилот может работать на чистой, точно просчитанной и специально подготовленной дороге. А точность оцифровки и подготовленности наших дорог пока очень далека от совершенства. В ближайшем будущем мы всё же должны будем совмещать живого водителя и электронного. Пока основную работу будет делать человек.
Но что если за рулём он вдруг потеряет сознание или с ним случится сердечный приступ? Наша система отследит это состояние и даст сигнал роботу-сменщику взять управление на себя. Автопилот тут же включит все аварийные мигалки, сбавит скорость, медленно уведёт машину на обочину и там её аккуратно припаркует. Параллельно включив систему экстренного оповещения, которая передаст на диспетчерский пункт информацию о том, что случилось и где находится машина. Так что уже через короткое время к водителю приедет служба спасения. Как видите, система контроля, пока не особо популярная среди наших шофёров, может в случае чего сослужить им добрую службу.
Кроме объединения системы контроля водителя с автопилотом, рассказал Александр Бугаев ещё об одном новшестве, которое пока ждёт своего часа. Это система профориентации по физиологическим показателям:
– Согласно статистике, всего 20% автомобилистов являются очень хорошими водителями. Ещё 20% – очень плохими и процентов 60 – средненькими. Естественно, мы не можем запретить водителям частного транспорта, даже плохим, садиться за руль, но мы можем отсеять по плохим физиологическим параметрам тех, кто претендует на получение прав категории С и D.
– То есть тех, кто собирается управлять грузовыми автомобилями и автобусами?
– Да. Ведь сейчас никто не проверяет у таких людей, к примеру, ночное зрение, а это важный показатель, уровень которого сможет определять наша система. С плохим ночным зрением набирать людей в автопарк будет противопоказано.
Мария БЫКОВА, Москва
Фото: Институт радиоэлектроники РАН
© "Союзное государство", № 10, 2021
Материал дан в сокращении. Хотите полную версию – пишите в личку!
Дочитали до конца? Было интересно? Поддержите журнал, подпишитесь и поставьте лайк!
