Die richtige Menge Kaffee zu trinken kann eine knifflige Aufgabe sein. Wenn Sie nicht genug trinken, können Sie durch den Tag schlafwandeln, aber wenn Sie zu viel trinken, können Sie verkrampft und benommen werden.

Diese Tage können hinter uns liegen.

Forscher haben entwickelt ein Algorithmus das ist entscheidend für die Maximierung der Wachsamkeit mit Koffein.

Die Technik könnte Menschen mit Schlafmangel helfen, jeden Tag eine sichere, aber effektive Menge Kaffee zu trinken.

„Der Algorithmus ermöglicht es uns, die restaurative Wirkung von Koffein voll auszuschöpfen“, sagte Jacques Reifman, ein leitender Wissenschaftler beim medizinischen Forschungs- und Materialkommando der US-Armee.

„Wir haben durch Simulationen und Vergleiche mit früheren Laborstudien gezeigt, dass wir durch den Konsum von Koffein zu optimalen Zeiten und Mengen die gleiche Wachsamkeit erreichen und gleichzeitig bis zu 65 Prozent weniger Koffein konsumieren oder die Wachsamkeit um 65 Prozent steigern können, während wir die gleiche Gesamtmenge an Koffein verwenden Koffein wie in den Laborstudien“, fuhr er fort.

Der Algorithmus

Das System besteht aus zwei Komponenten.

Die erste Komponente ist ein mathematisches Modell, das den Schlaf- und Koffeinverlauf einer Person erfasst und zukünftige Wachsamkeitsstufen vorhersagt.

Der zweite ist ein Optimierungsalgorithmus, der das mathematische Modell verwendet, um Tausende potenzieller Koffeinaufnahmestrategien zu durchsuchen und die beste zu identifizieren.

„Der Einfallsreichtum eines unserer Wissenschaftler hier besteht darin, dass wir in der Lage sind, Tausende potenzieller Koffein-Planungsstrategien in Sekundenschnelle zu untersuchen, anstatt in Tagen oder Stunden, wenn wir Standardoptimierungsansätze verwendet hätten“, sagte Reifman.

Der Algorithmus wurde auf Effizienz getestet, indem die Koffeindosierungsstrategien berechnet und verglichen wurden, die in vier zuvor veröffentlichten Studien zum Schlafverlust verwendet wurden.

Für jede vergangene Studie testeten die Forscher zwei Dosierungsstrategien. Beide Strategien beinhalteten das Testen des Wachsamkeitsniveaus durch Leistungstests der psychomotorischen Vigilanzaufgabe (PVT).

Bei der ersten Strategie testeten die Forscher die Wachsamkeit der Menschen, nachdem sie ihnen die gleiche Gesamtmenge an Koffein gegeben hatten, die in den vorherigen Studien verwendet wurde.

Die zweite Strategie nutzte Informationen aus dem neuen Algorithmus, um die Koffeinaufnahme zu optimieren. Die Probanden konnten weniger Koffein zu sich nehmen und schnitten bei den PVT-Tests genauso gut ab.

Die Forscher behaupten, dass der Algorithmus Methoden identifiziert hat, um die neurologische Leistungsfähigkeit um bis zu 64 Prozent zu verbessern.

Die Ergebnisse legen nahe, dass der Algorithmus verwendet werden kann, um die effektivste Timing- und Dosierungsstrategie für einen bestimmten Schlaf-Wach-Zyklus zu finden.

Obwohl diese Technologie noch nicht für die breite Öffentlichkeit verfügbar ist, ist dieser Schritt möglicherweise nicht weit entfernt. Die Forscher behaupten bereits, dass es für mobile Computerplattformen geeignet ist.

Die Motivation

Diese Forschung wurde in erster Linie initiiert, um US-Soldaten zu helfen.

„Etwa 40 Prozent der US-Soldaten schlafen regelmäßig weniger als fünf Stunden pro Nacht, während der erforderliche Schlaf zur vollständigen Wiederherstellung der geistigen Schärfe zwischen sieben und acht Stunden pro Nacht beträgt“, sagte Reifman. „Dennoch erfordern viele militärische Aufgaben erhebliche Wachsamkeit, selbst wenn unsere Kämpfer unter Schlafmangel leiden.“

Die Forscher entwickelten diesen Algorithmus, weil eine große Anzahl von Militärangehörigen und etwa 85 Prozent der Bevölkerung das Äquivalent von zwei Tassen Kaffee pro Tag konsumieren, sagte Reifman.

„Wir wollten einen mathematischen Algorithmus entwickeln, der sicher erkennen kann, wann und wie viel Koffein eine Person konsumieren sollte, um die mentale Schärfe zu den gewünschten Tageszeiten für die gewünschte Dauer zu optimieren, trotz Schlafmangels“, sagte Reifman .