Глаза водителя расскажут машине о его бодрости

Миллионы автокатастроф происходят в мире оттого, что водитель уснул за рулем или даже не совсем уснул, а задремал. Понятно, что в таком состоянии реакции заторможены и вероятность аварии велика. В такой же опасности находятся машинисты поездов, авиадиспетчеры и любые операторы, работа которых требует предельной концентрации внимания.

«Снижение уровня бодрствования возникает как из-за утомления, так и из-за длительной монотонной деятельности, - объясняет Infox.ru заведующий лабораторией «Нейробиология сна и бодрствования» Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН доктор биологических наук Владимир Дорохов. - В первом случае это связано с истощением нервной системы. А во втором - со скукой и переключением внимания на анализ информации, извлекаемой из памяти. Характерно, что в этом случае при смене вида деятельности работоспособность резко возрастает».

Как разбудить машиниста

Специалисты уже довольно давно озаботились этой проблемой. В принципе можно обойтись без всякого сложного устройства, если обязать машиниста каждые 60 или 40 секунд нажимать «кнопку бдительности». Но это, что понятно, его ужасно раздражает, так как кажется необоснованным гиперконтролем.

Выход в том, чтобы заставить машиниста нажимать «кнопку бдительности» не постоянно, а тогда, когда он действительно начнет засыпать. А отследить этот момент - задача специальной системы. Такую систему, созданную при участии нейрофизиологов из Института ВНДиНФ РАН, уже применяют в течение нескольких лет на железных дорогах. В результате ее применения, как говорят специалисты, число аварий резко снизилось.

Устройство определяет уровень бодрствования по изменению кожно-гальванической реакции (КГР). Для этого машинист надевает на руку браслет с датчиком. Но тут есть проблема: если человек не захочет, он может и не надеть браслет. Поэтому остается нужда в альтернативной системе, которая должна быть бесконтактной, работать независимо от человека. Такая альтернатива - регистрация движения глаз.

Взгляд под присмотром

Теперь ученые разрабатывают и тестируют бесконтактную систему. Движения глаз регистрирует прибор для видеотрекинга. В него входят две видеокамеры, которые посылают инфракрасные лучи к глазам и по отраженным от роговицы и зрачка лучам отслеживают перемещения взгляда.

«Наши глаза никогда не бывают абсолютно неподвижными, - говорит аспирант Глеб Арсеньев. - Даже когда мы смотрим в одну точку, происходит их тремор, а при рассматривании предметов они совершают быстрые движения - саккады. Если же мы отслеживаем медленное перемещение предмета, глаза также совершают медленное движение».

Каждому знакомо состояние, когда сидишь на скучном докладе и мучительно хочется спать, при этом взгляд начинает расфокусироваться и все труднее и труднее удерживать его на месте.

Задача исследователей - найти объективный критерий этого состояния, то есть определить, какие параметры движения глаз свидетельствуют о сонливости.

Для сравнения они используют уже известные признаки снижения уровня бодрствования по электроэнцефалограмме. В этом состоянии на кривой электрической активности мозга возникают пачки альфа-ритма (8-13 Гц) - это основной ритм спокойного бодрствования человека, но в норме с закрытыми глазами. А тут альфа-ритм появляется при открытых глазах. Затем на электроэнцефалограмме возникает еще более медленный тета-ритм (4-8 Гц).

Отработка на виртуальном шоссе

Пока в арсенале ученых два теста. Первый - с использованием автомобильного симулятора. Человек едет по виртуальному шоссе, держась его середины, и реагирует поворотом руля на появление светящейся линии. В это время происходят регистрация его ЭЭГ и запись движений глаз. За полтора часа монотонного движения человека, как правило, начинает клонить в сон, при этом он совершает ошибки - не держит курс и с задержкой реагирует на линию.

Другой тест состоит в том, что испытуемый отслеживает взглядом зеленый кружок на мониторе, удерживая в нем курсор. Время от времени возникает отвлекающий красный кружок, в этот момент надо быстро перевести взглядом курсор на него. Засыпающий человек промахивается мимо кружка или реагирует с большой задержкой.

После окончания эксперимента исследователи в синхронизированном по времени режиме сравнивают видеозапись поведения испытуемого, его ЭЭГ и движения глаз.

Как это будет в реальности

Параллельно идет работа над реальной системой контроля бодрствования, которую можно было бы установить в кабине водителя или машиниста. Водитель, как понятно, смотрит не на монитор, а на дорогу, и при этом не держит голову неподвижно, как испытуемый перед монитором. Поэтому реальная система по замыслу ученых должна включать три видеокамеры. Две из них следят за головой и посылают сигналы на третью, а третья ловит глаза и следит за ними. Ну и, конечно, процессор, который анализирует всю информацию и включает тревогу, если водитель засыпает.

Конечно, такая система будет недешевой, особенно поначалу, говорит Владимир Дорохов. Но если сравнить ее стоимость с ценой дорогих автомобилей, то она покажется не такой уж дорогой. Подобные разработки ведутся и в других странах. Например, британские ученые методом видеотрекинга показали в эксперименте, что разрешенные в Англии дозы алкоголя за рулем нарушают координацию движений глаз и рук. Но до промышленных образцов систем контроля подобного типа никто еще не дошел.