Метод оцифровки состояний человека для улучшения биокибернетических систем предложили ученые ЮУрГУ. По их словам, это поможет избегать "недопонимания" между человеком и машиной из-за разного времени реакции, усталости и других особенностей организма. Результаты опубликованы в журнале Sensors.
К биокибернетическим системам, объединяющим человека и машину, сегодня можно отнести огромный спектр устройств, начиная от продвинутых спортивных тренажеров и кончая медицинской техникой и промышленными системами управления, объяснили специалисты.
В рамках таких систем, по словам ученых, человек выступает как нестабильный элемент, объективная оценка состояния которого — нетривиальная задача. Успех в развитии биокибернетики во многом зависит от того, как хорошо машина "научится" понимать и учитывать текущие биологические параметры человека.
Решая эту проблему, ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) создали метод оцифровки реакций человеческого организма при взаимодействии с кибернетическими системами, основанный на данных электрокардиографии (ЭКГ).
"Основная проблема построения биокибернетической системы — изменчивость времени реакции на внешние стимулы, физической или нервной усталости и других характеристик человека. Мы предлагаем решить эту проблему с помощью сигналов ЭКГ — наиболее доступной и точной информации о текущем состоянии человека", — рассказал профессор кафедры "Электропривод, мехатроника и электромеханика" ЮУрГУ Владимир Кодкин.
Для снятия ЭКГ ученые использовали высокочувствительные датчики, разработанные ранее в ЮУрГУ. Они позволяют считывать сигналы через слой натуральной ткани и даже через не очень твердый контакт с кожей, благодаря чему их можно встраивать прямо в одежду.
Такая конструкция позволяет контролировать ЭКГ полностью без участия врача. Высокоточные датчики проводят оценку независимо от физического напряжения человека, его движений и положения тела. Благодаря этому их можно применять, например, для контроля состояния операторов важных промышленных систем, объяснили ученые.
"Анализ информации о состоянии человека в реальном времени расширяет возможности оптимизации биокибернетических систем, повышая их управляемость и эффективность", — подчеркнул Кодкин.
Метод регистрации ЭКГ ученых ЮУрГУ, по их словам, имеет преимущества перед классическим, применяемым сегодня в кардиологии, так как дает столь же детальную информацию при существенно более простой процедуре, которая к тому же не ограничивает мобильность человека.
"В ходе наших последних исследований были установлены особенности ЭКГ, например, при изменении уровня сахара в крови, которые не "замечаются" в кардиологии. Это изменения изолинии ЭКГ, которые традиционно считаются помехами "правильной" диагностики", — отметила научный сотрудник ЮУрГУ Екатерина Артемьева.
Примером биокибернетической системы для ученых послужила инсулиновая помпа. По их словам, регистрация изменений уровня сахара с помощью их метода происходит за 30-50 секунд — вместо 20-30 минут у распространенных сегодня методов.
В дальнейшем научный коллектив намерен совершенствовать предложенный подход.