Un equipo de investigadores del ejército y académicos está investigando cómo los cambios en el tamaño de la pupila del ojo pueden indicar el estado cognitivo de una persona como un medio para permitir el trabajo en equipo con agentes autónomos.
El futuro espacio de batalla del Ejército requerirá que los humanos y los agentes de IA trabajen en equipo de manera efectiva para lograr objetivos de misión crítica. Aunque los agentes de IA pueden llenar vacíos en el desempeño humano, son rígidos y carecen de la flexibilidad inherente al comportamiento humano, lo que podría interferir con el trabajo en equipo.
"Los cerebros humanos son sistemas asombrosos y adaptables que aplican automáticamente los procesos cognitivos correctos para completar una tarea e inicia cada proceso en el momento adecuado", dijo el Dr. Russell Cohen Hoffing, científico del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE. UU.Laboratorio de investigación ". Sin embargo, los recursos de nuestro cerebro son limitados. Poder predecir el estado mental de un soldado antes de que se agoten los recursos es una oportunidad para que un agente autónomo despliegue capacidades para ayudar al soldado. Para avanzar en la habilitación de esta tecnología, queríamospara comprender mejor cómo las señales fisiológicas, como los cambios en el tamaño de la pupila, están relacionadas con el rendimiento y los estados cognitivos ".
Un esfuerzo conjunto entre investigadores del Ejército y el Instituto de Biotecnologías Colaborativas de la Universidad de California, Santa Bárbara, el proyecto de Resiliencia Cognitiva e Historia del Sueño, o CRASH, busca comprender cómo las variaciones en el estado medido por sensores fisiológicosinfluir en el rendimiento posterior. PLOS UNO publicó la investigación del equipo sobre un subconjunto del conjunto de datos, "Mapeos disociables de características pupilares tónicas y fásicas en procesos cognitivos involucrados en la aritmética mental".
En esta investigación, el equipo buscó comprender los procesos cognitivos que afectan los cambios en el tamaño de la pupila, y la confiabilidad de estas relaciones, como base para estimar cómo los procesos cognitivos humanos y el rendimiento pueden variar en las tareas cognitivamente desafiantes del mundo real, Dijo Cohen Hoffing. La pupila es una fuente de datos única, ya que es el único órgano interno del cuerpo que las redes cerebrales modulan directamente y es visible para el mundo exterior.
"El potencial de esta investigación es emocionante porque las tecnologías de seguimiento ocular se están volviendo universales en contextos comerciales y militares", dijo Cohen Hoffing. "Inherente a los algoritmos de seguimiento ocular, el tamaño de la pupila se estima pero rara vez se usa para análisis. Nuestro programa de investigación tiene como objetivopara generar productos de conocimiento que mejoren la usabilidad de este tipo de datos para tener una mayor comprensión de los procesos cognitivos, como la atención y la toma de decisiones ".
Los investigadores recolectaron mediciones repetidas de los participantes en ocho ocasiones separadas durante cuatro meses. Los datos proporcionaron información sobre la consistencia de la respuesta del alumno y las relaciones con el comportamiento tanto dentro como entre los individuos, con una visión única de los procesos cognitivos a lo largo del tiempo en lugar deen estudios de una sola sesión, dijo Cohen Hoffing.
Los resultados del estudio demostraron que los investigadores pueden usar las características de la pupila para indexar los aspectos de cognición que varían tanto en tiempo rápido como estático para comprender cómo los procesos cognitivos influyen en el rendimiento. Los resultados indicaron que, a nivel de prueba, el tiempo que cada participante tardóresponder una pregunta de cálculo mental correlacionada con el tiempo hasta la dilatación máxima de la pupila y el tamaño de la pupila. La relación entre el rendimiento y las características rápidas de la pupila indicaron que una respuesta latente de la pupila se correlacionó con el proceso de llegar a una respuesta, mientras que la respuesta de la pupila aumenta correlacionada con elcantidad de atención aplicada para proporcionar una respuesta. Por el contrario, el tamaño promedio de los alumnos se correlacionó con la variabilidad en la rapidez con que los participantes completaron las preguntas, lo que sugiere que el tamaño promedio de los alumnos indica que están listos para realizar la tarea de cálculo mental.
Los resultados del estudio confirman y amplían investigaciones previas, mostrando que la cognición influye de manera confiable en el alumno en al menos dos cursos de tiempo: una influencia rápida, transitoria y una influencia sostenida de mayor duración.
"Estos hallazgos nos permiten comprender mejor en qué casos los datos de los alumnos pueden ser útiles para el equipo humano y de agentes", dijo el Dr. Steven Thurman, científico del ejército y autor principal del manuscrito. "Por ejemplo, puede ser el caso de queEl tamaño de la pupila es más confiable en contextos complejos del mundo real solo cuando se promedian datos en el transcurso de varios segundos o minutos.Este caso permitiría la capacidad de rastrear cambios de escala de tiempo más largos en estados mentales, como vigilancia, carga de trabajo o fatiga, pero potencialmentelimitar su uso para rastrear las decisiones momento a momento. Es importante emplear estudios longitudinales como este para comprender la utilidad de los datos de los alumnos en estas escalas temporales variables ".
Los estudios futuros examinarán cómo aplicar esta investigación en contextos del mundo real, como el uso de la realidad virtual para evaluar si las características del tamaño de la pupila pueden explotarse en contextos dinámicos. Esto será un trampolín para evaluar la eficacia de los agentes autónomos adaptativos que utilizantamaño de la pupila como una medida efectiva de estados humanos ocultos.
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Materiales proporcionado por Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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