想象一下，只要对着设备吹气，就能知道你是否睡眠不足。
这是亚利桑那州立大学和德克萨斯 A&M 大学之间耗资 480 万美元的多学科项目的最终目标，该项目将创造人工智能，利用人类呼吸检测疲劳状态。
人的呼吸可以检测出肠道炎症和哮喘等健康问题。德克萨斯 A&M 和 ASU 之间的一个新的多学科合作项目将研究人类呼吸作为一种生物特征来检测睡眠剥夺以及精神和身体疲劳状态。
该项目旨在通过测量呼吸挥发性有机化合物 (VOC) 生物标志物以及它们如何影响表现，特别是在高风险环境中，更好地了解人类的睡眠剥夺和精神和身体疲劳。它由国防高级研究计划局的生物技术办公室资助。
亚利桑那州立大学基础和应用微生物组学生物设计中心的研究员Heather Bean和德克萨斯 A&M 工程学院执行副院长兼化学工程教授Arul Jayaraman将测量呼吸样本中的 VOC。
Bean 说，疲劳协议不同阶段的呼吸样本的体积和组合将有助于促进对呼吸 VOC 的理解，而不仅仅是预测疲劳的能力。
“这项研究将产生 3,000 多个呼吸样本，这比迄今为止发表的任何呼吸 VOC 研究都要大一个数量级，”亚利桑那州立大学生命科学学院副教授比恩说。
了解呼吸 VOC 将使研究人员能够创建一套人工智能算法来检测一个人的疲劳状态。
“疲劳是美国国防部和我们社会许多其他部门的一个重要话题。然而，量化疲劳是非常具有挑战性的。我很高兴看到 DARPA 对我们严谨的科学方法的投资以及对我们世界级团队的信任，”德州农工大学工程学院 Tim 和 Amy Leach 教授、该项目的首席研究员Roozbeh Jafari说。
德克萨斯 A&M 教育与人类发展学院运动机能学副教授Steven Riechman表示，这些见解可能会为通过使用可穿戴设备防止灾难性故障来监测和预测疲劳带来新的机会。他还表示，可能会有新的方法来干预疲劳，以提高在充满挑战的环境和环境中的适应力。
“全面检查从休息到疲劳的过程中呼吸 VOC 的变化将为代谢状态的转变提供有价值的见解，”Riechman 说。
根据该项目的提议，这些化合物以前曾被用于检测其他健康问题，如肠道炎症和哮喘。它们将是来自所有身体系统的化学信息的关键资源。
该项目将从高度控制的环境分阶段进行，从而导致控制较少的现实环境。
德克萨斯 A&M 研究人员将使用可以检测呼吸样本中 VOC 的机器收集参与者在不同疲劳状态下的呼吸 VOC 样本。他们将使用可穿戴显示器和传感器来测量心率、体温和其他生物特征。
Ranjana Mehta是 Wm Michael Barnes ’64 工业和系统工程系副教授兼德克萨斯 A&M神经人体工程学实验室主任，将通过在高度受控的环境中诱导疲劳，与 Riechman 一起领导疲劳协议的创建和执行。
“这个项目不仅使我们能够开发出一般和军人疲劳的呼吸和生理生物标志物，而且还能扩大我们对各种来源的疲劳之间相互作用的理解，”梅塔说。
德克萨斯农工大学兽医与生物医学学院生理学和药理学临床教授 Ivan Ivanov 说：“该团队将使用模式识别和统计建模来识别 VOC，这些 VOC 可以检测和区分项目过程中研究的疲劳类型。”科学。
Jafari 将与共同研究人员 Bean、Mehta、Jayaraman、Riechman 和 Ivanov 一起领导该项目。
