感到不知所措、焦慮和激動是與高水平認(rèn)知壓力相關(guān)的癥狀之一。相反，認(rèn)知參與的喪失也可能會阻止個人實現(xiàn)他們的目標(biāo)。低水平的積極壓力，也稱為 eustress，可能會導(dǎo)致記憶問題、缺乏動力和注意力不集中。它還會對個人在工作場所的生產(chǎn)力產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)美國心理健康協(xié)會的多份報告，美國抑郁癥和焦慮癥患者的比例正在上升。因此，建立一種機(jī)制來跟蹤一個人的認(rèn)知壓力水平并將其保持在一個有利的范圍內(nèi)是至關(guān)重要的。
受可穿戴技術(shù)最新進(jìn)展的影響，以及皮膚電導(dǎo)信號攜帶有關(guān)個人內(nèi)部喚醒狀態(tài)的重要信息這一事實的啟發(fā)，可能存在處理日常生活中認(rèn)知壓力水平的實用方法。為了響應(yīng)任何環(huán)境刺激，人腦以多種方式控制自主神經(jīng)系統(tǒng)。由于汗腺激活變化會影響皮膚電活動 (EDA) 信號的變化，因此可以使用可穿戴設(shè)備實時跟蹤皮膚電導(dǎo)信號的變化。
為了最終使可穿戴技術(shù)能夠跟蹤和調(diào)節(jié)人的內(nèi)部壓力狀態(tài)，Rose Faghih 實驗室開創(chuàng)了通過監(jiān)測人的 EDA(即皮膚電導(dǎo)率的波動)來估計內(nèi)部喚醒狀態(tài)的方法。他們開發(fā)了一個數(shù)學(xué)框架來模擬內(nèi)部喚醒狀態(tài)并將其與皮膚電導(dǎo)信號的變化(即可以通過腕戴式可穿戴設(shè)備測量的信號)聯(lián)系起來。此外，為了估計隱藏的喚醒狀態(tài)，他們開發(fā)了分析 EDA 信號并提取激活汗腺的潛在喚醒事件的方法。
內(nèi)部喚醒狀態(tài)的系統(tǒng)建模使開發(fā)控制器能夠閉環(huán)并調(diào)節(jié)估計的壓力狀態(tài)。在這方面，可以應(yīng)用成熟的控制技術(shù)(即線性二次調(diào)節(jié)器和模型預(yù)測控制器)。在尋找最優(yōu)控制策略以調(diào)節(jié)這些方法中的壓力狀態(tài)的過程中，需要最小化相應(yīng)的成本函數(shù)。因此，這些控制系統(tǒng)的性能高度依賴于相應(yīng)目標(biāo)函數(shù)的選擇。
隨著研究人員處理人在環(huán)問題，尋找合適目標(biāo)函數(shù)的過程變得更加復(fù)雜。為了克服這一挑戰(zhàn)并提高閉環(huán)系統(tǒng)的性能，F(xiàn)aghih 和 Fekri Azgomi 最近完成了博士學(xué)位。在 Faghih 的監(jiān)督下，開發(fā)了一種監(jiān)督控制器，其中包括一個基于知識的監(jiān)督層，可以實時調(diào)整目標(biāo)函數(shù)和調(diào)整參數(shù)。在這種監(jiān)督架構(gòu)中，使用模糊系統(tǒng)不斷更新目標(biāo)函數(shù)中的參數(shù)以調(diào)整環(huán)境變化。結(jié)果驗證了所提出的架構(gòu)在保持估計壓力方面的有效性通過在最優(yōu)控制公式的頂部設(shè)計一個監(jiān)督層，使?fàn)顟B(tài)處于所需范圍內(nèi)。
此外，所提出的監(jiān)督控制架構(gòu)提供了一個很好的設(shè)置，可以結(jié)合相關(guān)的醫(yī)學(xué)專業(yè)知識來增強(qiáng)閉環(huán)系統(tǒng)。這些新穎的監(jiān)督控制方法可以進(jìn)一步擴(kuò)展，以提供自適應(yīng)和穩(wěn)健的閉環(huán)特性，以解決主體間和主體內(nèi)的變化。
在其他閉環(huán)應(yīng)用中實施監(jiān)督控制架構(gòu)也存在巨大潛力，例如用于治療神經(jīng)退行性腦疾病的自適應(yīng)深部腦刺激和在各種疾病中自動服用藥物。一旦對一個人的內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行建模和跟蹤，利用監(jiān)督控制方法將導(dǎo)致以更個性化的方式增強(qiáng)閉環(huán)治療實踐。
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