Oszacuj obciążenie poznawcze za pomocą pomiaru elektrokardiograficznego: zadanie współpracy człowieka i AI

Podsumowanie

Protokół ten opisuje wykorzystanie wskaźników fizjologicznych do pomiaru zmienności obciążenia poznawczego na różnych poziomach trudności zadania w zadaniach współpracujących człowiek-AI. Wyniki sugerują, że ludzie dostosowują swoje procesy decyzyjne do trudności zadania, odzwierciedlając tym samym różne poziomy obciążenia poznawczego.

Streszczenie

W środowisku pracy obciążenie poznawcze jest ściśle powiązane zarówno z wydajnością, jak i bezpieczeństwem. W miarę jak współpraca między ludźmi a sztuczną inteligencją (AI) staje się coraz bardziej popularnym trendem, możliwość rejestrowania dynamiki obciążenia poznawczego w czasie rzeczywistym i obiektywnie podczas procesów współpracy staje się coraz ważniejsza. Tradycyjnie obciążenie poznawcze oceniano za pomocą kwestionariuszy; Jednak takie metody retrospektywne są ograniczone pod względem zdolności do dokładnego odróżnienia obciążenia poznawczego w trakcie wykonywania zadań. Natomiast sygnały fizjologiczne pozwalają na ciągłe monitorowanie stanu rzeczywistego danej osoby, zapewniając tym samym bardziej obiektywny wskaźnik obciążenia poznawczego. Trudność zadania może wpływać na oczekiwania uczestników, co następnie kształtuje ich zachowania i ostatecznie wpływa na obciążenie poznawcze. Badanie to wdraża uniwersalne zadanie współpracy człowiek-AI, które obejmuje wiele poziomów trudności. Średnia dokładność systemu AI była ujawniana uczestnikom przed rozpoczęciem zadania. W każdej próbie uczestnicy mieli wybór: samodzielnie wykonać zadanie lub zdelegować je AI. Celem tego protokołu jest wykorzystanie danych elektrokardiograficznych (EKG) jako wskaźników fizjologicznych do badania, jak zmienia się obciążenie poznawcze u osób, gdy mają uprawnienia do przydzielania zadań i współpracy z AI na różnych poziomach trudności. Badanie to dalej bada dynamikę stanu wewnętrznego ujawnioną na podstawie danych fizjologicznych podczas współpracy człowieka ze SI. Wyniki stanowią naukowe podstawy do ulepszania modeli współpracy, zwiększenia efektywności oraz wykorzystania komplementarnych mocnych stron ludzi i AI do lepszej integracji zasobów w złożonych zadaniach.

Wprowadzenie

Obciążenie poznawcze odnosi się do całkowitej ilości aktywności umysłowej nakładanej na system poznawczy danej osoby w określonym okresie wykonywania zadania¹. Podwyższone obciążenie poznawcze może obniżać wydajność człowieka i jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do wypadków w miejscu pracy². Wysokie obciążenie poznawcze wpływa na aktywność serca, aktywując układ współczulny i hamując układ przywspółczulny, co zwiększa tętno (HR) i zmniejsza zmienność tętna (HRV)³. Przekonania dotyczące oczekiwania odnoszą się do stopnia, w jakim osoby wierzą, że są w stanie skutecznie wykonać określone za....

Protokół

Badanie to zostało przeprowadzone zgodnie z zasadami Deklaracji Helsińskiej i zatwierdzone przez Instytucjonalną Radę Przeglądową Uniwersytetu Nauki i Technologii w Jiangsu. Wszyscy uczestnicy uzyskali świadomą zgodę, która zgodziła się na wykorzystanie i publikację swoich danych. W protokole nie uwzględniono żadnych procedur wrażliwych na temperaturę ani niebezpiecznych.

1. Przygotowanie

1. Wprowadź uczestnikom procedurę eksperymentalną i uzyskaj pisemną, świadomą zgodę po pełnym poinformowaniu ich o badaniu.
2. Przygotuj system akwizycji danych EKG oraz wszystkie wymagane materiały, w tym nadajnik, odbiorn....

Wyniki

W pomiarach fizjologicznych skupiliśmy się na indeksach tętna i HRV zarówno w dziedzinie czasowej, jak i częstotliwościowej. Dla dziedziny czasu wybraliśmy Root Mean Square of Sequence Differences (RMSSD), która jest uważana za solidną miarę 22,23,24. W dziedzinie częstotliwości, chociaż stosunek niskich częstotliwości do wysokich częstotliwości (LF/HF) jest często interpretowany jako odzwierciedlający równowagę między aktywnośc.......

Dyskusja

W tym badaniu jakość pozyskiwania sygnału EKG była kluczowa dla kolejnych analiz. Podczas procesu eksperymentalnego prawidłowe umieszczenie elektrod i prawidłowe połączenie z przewodami były niezbędne do dokładnego rejestrowania sygnału. Wszystkie elektrody zostały umieszczone w wyznaczonych miejscach i zapewniły dobry kontakt ze skórą, minimalizując impedancję. Ponadto, aby zmniejszyć wpływ czynników zewnętrznych na sygnały fizjologiczne, uczestnicy zostali poinstruowani, aby przed eksperymentem powstrzymali się od kofe.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Chusteczki alkoholowe	-	-	Stosuje się go do oczyszczania i dezynfekcji skóry.
Acqknowledge 5.0	BIOPAC		Jest to oprogramowanie do akwizycji sygnału i analizy danych.
Komputer stacjonarny	Dell	OptiPlex	Ten pulpit służy do uruchamiania oprogramowania do akwizycji i analizy EKG.
Urządzenie do akwizycji danych EKG	BIOPAC	MP160	To urządzenie służy do rejestrowania danych EKG.
Elektrody EKG	Shenfeng	Seria S	Jest to akcesorium używane do zbierania sygnałów EKG.
Zestaw elektrod lead	BIOPAC	BN-EL45-LEAD3	Jest on wykorzystywany do rejestrowania danych wraz z nadajnikiem.
Kabel Ethernet	BIOPAC	-	Służy on do połączenia systemu MP160 z oprogramowaniem do akwizycji i analizy danych.
Oprogramowanie eksperymentalne	NARZĘDZIA DO PSYCHOLOGII	E-prime3.0 Build 3.0.3.31	To oprogramowanie użyte do stworzenia programu eksperymentalnego.
Laptop	Dell	E5470	Ten laptop służy do uruchamiania programu eksperymentalnego i prezentowania bodźców.
Kabel wstążkowy M/F	BIOPAC	CBL110C	Służy on do przesyłania określonych sygnałów.
Taśma medyczna	-	-	Służy ona do zabezpieczania długich przewodów.
Kabel zasilający	BIOPAC	-	Służy on do zasilania urządzenia.
Odbiornik	BIOPAC	BN-RSPEC-R	To jest odbiornik EKG.
Elastyczne paski na rzepy	BIOPAC	BN-STRAP-137	Służy to do naprawy nadajnika EKG.
Nadajnik	BIOPAC	BN-RSPEC-T	To jest bezprzewodowy nadajnik EKG.