اندازه گیری امواج مغزی قهرمان فرمول ای جهان
دانشمندان کالج سلطنتی لندن (Imperial College London) در مطالعه اخیرشان برای نخستین بار موفق به اندازه گیری امواج مغزی قهرمان فرمول “ای” جهان شدند.
این مطالعه با هدف کمک به توسعه بهتر فناوری خودروهای خودران با کمک هوش مصنوعی (artificially intelligent self-driving car technology) انجام شده است.
محققان کالج سلطنتی لندن برای اولین بار امواج مغزی یک قهرمان فرمول ای را اندازه گیری کردند. فرمول ای (Formula E) یک کلاس مسابقه اتومبیل‌رانی است که در آن تنها از اتومبیل‌های کاملاً الکتریکی استفاده و توسط فدراسیون بین‌المللی اتومبیل‌رانی (FIA) سازماندهی می‌شود.
آنها طی این مطالعه به بررسی مغز لوکاس دی گراسی (Lucas di Grassi) پرداختند تا دریابند که چگونه مغز و بدن وی به بسیاری از مسائل حین شروع مسابقه پاسخ می‌دهد.
طی مطالعه آنها دی گراسی را حین شروع یک مسابقه و در طول آن مورد بررسی قرار دادند. طی این آزمایش وی مجهز به کلاه ایمنی الکتروانسفالوگرام (EEG) بی‌سیم بود که امواج مغزی وی را ردیابی می‌کرد. علاوه بر این محققان یک جفت عینک ردیابی چشم و دستگاه واحدهای اندازه گیری لختی (imu) روی دست و پای وی قرار داده بودند. واحدهای اندازه گیری لختی دستگاه‌هایی هستند که قدرت بدن، سرعت زاویه‌ای و جهت گیری آنها را اندازه گیری می‌کردند.
خودرویی که دی گراسی سوار آن بود آئودی R۱۰ + بود. در ادامه خودروی وی نیز به چند دوربین و جی چی اس مجهز شد. این مطالعه در منطقه دونسفولد اردروم شهر “ساری” انگلیس و مسیر مسابقه تخت گاز که به طور خاص برای آزمایش واکنش رانندگان طراحی شده است، انجام شد. این مطالعه با هدف درک بهتر چگونگی بهبود عملکرد رانندگان و کمک به توسعه فناوری بهتر اتومبیل خودران با کمک هوش مصنوعی انجام شد.
نتایج نشان داد که دی گراسی هنگام رانندگی در مسیرهای پرپیچ و خم شیب دار، روی افق/خط افق (horizon) تمرکز می‌کند. با این حال در مسیرهای مستقیم، او به مرکز جاده توجه داشت. در امواج مغزی آلفا، بتا و دلتا نیز تغییراتی مشاهده شد. هنگام مقابله با مسیرهای پر پیچ و خم، امواج آلفا و بتا مغز افزایش می‌یافت در حالی که امواج دلتا کاهش می‌یافت. این امر غیرمعمول نیست زیرا امواج مغزی آلفا با افزایش خلاقیت و مهارت‌های حل مسئله در ارتباط هستند، در حالی که امواج دلتا با توجه مرتبط هستند.
دکتر آلدو فیسال (Aldo Faisal) نویسنده اصلی این مطالعه از دانشکده مهندسی زیستی و رایانه کالج سلطنتی لندن گفت: نتایج ما حاکی از ارتباط بین امواج مغزی، حرکات بدن و حرکت چشم است که می‌تواند بر نحوه تعامل مغز و بدن در هنگام رانندگی تأثیر بگذارد. این تحقیق به ما امکان سنجش مغز این فرد در دنیای واقعی در شرایط سخت را داد.
The Imperial College London research team worked with Formula E World Champion Lucas di Grassi to compare how his brain and body reacted to steep curves and straight segments of the Top Gear race track under wet and rainy conditions.
The results, published in Scientific Reports, could help explain how experts in physical tasks have tuned their bodies to react.
This might help us better understand how to improve the human drivers’ performance by distilling the essence of a race car driver’s intuitions, while at the same time helping to develop better artificially intelligent self-driving car technology by capturing and transferring the skills of the human driver into a driving machine.
The study found that di Grassi tended to focus on the horizon and tracking curves when driving steep curves on the track, but that on straight parts he focused on the center of the road.
It also found that levels of alpha and beta brain waves increased while tackling curves, but that delta waves decreased. Increased alpha brain waves are associated with boosted inventiveness and problem-solving complexity, whereas delta waves are associated with human attention.
Lead author Dr. Aldo Faisal, of Imperial’s Departments of Bioengineering and Computing said: “Our results suggest correlations between brain waves, body movements, and eye gaze that could shed light on the ways the brain and body interact during expert driving.
“The study demonstrates the feasibility of studying real-world expertise underextreme conditions.”
Di Grassi wore a wireless electroencephalogram (EEG) helmet that tracked his brain wave activity via electrodes. He also wore eye-tracking glasses and inertial measuring units (IMUs) – electronic devices that measure a body’s force, angular rate, and orientation—on his hands and feet.
The car, an Audi R10+, was equipped with cameras and a GPS, and was driven at Dunsfold Aerodrome in Surrey—also known as the Top Gear test track.
Dr. Faisal said: “This study let us have this unique scientific observation of expertise in action. It could pave the way for a greater understanding of world-champion level human skills that we can translate into the next generation of AI.”
He added: “The Top Gear track is specifically designed to test drivers’ reactions to different driving challenges. This research focused on the Hammerhead curve—a particularly challenging curve that was used to really test how di Grassi’s brainand body behaved.”
EEG results are susceptible to noise interference, but the researchers cross-checked their results with previous EEG studies in rifle shooters and found similar results to those in this study.
The researchers hope their results will help to distil data on experts into AI-based self-driving cars and could even help human drivers—a finding that could, in future, also be applied to other types of expertise.
The experimental data collected and analysed here was as part of a promotional video production for Roborace—a racing competition for autonomously driving, electrically powered vehicles.
