Последний шаг Nissan в области исследований и разработок теперь, однако, касается того, что физиологически важно для компании во всем мире.
Проект «Мозг к производительности “был анонсирован в июле после нескольких месяцев тщательного планирования с этой целью:» [использовать] передовые методы визуализации и анализа мозга для определения анатомических особенностей высокопроизводительных профессиональных водителей. Программа направлена на разработку индивидуальных, оптимизированных тренировок для улучшения функций мозга и анатомии, связанных с вождением и гонками”.
Первыми субъектами и “ближайшим приоритетом” проекта являются гонщики Nissan FE Себастьен Буэми и Максимилиан Гюнтер. Буэми работает в команде DAMS с первого дня и одержал первую победу Nissan на E-Prix в Нью-Йорке в 2019 году, в то время как Гюнтер переходит из Andretti Autosport на сезон 2021-22, который начнется в Саудовской Аравии в следующем месяце.
В 1990-х годах Михаэль Шумахер поднял планку пригодности для гоночных гонщиков, в 2000-х годах некоторые освоили инструменты симуляторов, чтобы найти преимущество, а затем в 2010-х годах все большее число нанимало тренеров по умственному развитию для улучшения своих способностей. В предстоящее десятилетие Nissan, возможно, собирается сделать следующий шаг в науке о производительности.
Старший инновационный исследователь Nissan д-р Лучиан Георге является человеком, возглавляющим исследование, внесшим вклад в 20 предыдущих опубликованных работ по анатомическим исследованиям мозга, интерфейсам компьютеров мозга и вождению автомобиля. В основном его работа заключается в том, чтобы “лучше выстраивать связь между людьми и автомобилями Nissan”, и это буквально.
Сначала он основал технологию «Мозг-транспортное средство», входящую в автомобили, обнаруживающую мозговую активность в реальном времени и с помощью алгоритма предсказывающую, что водитель будет делать дальше в автомобиле, а затем говорит автомобилю функционально подготовиться к этому входу.
Когда Скаут Формулы поговорил с доктором Георге, он сказал, что технология была “более или менее верхушкой айсберга для долгосрочного исследовательского проекта”.
Прошло уже десять лет, и он сотрудничает с Университетом Эссекса для проведения первых тестов водителей и с EPFL, Швейцарским федеральным технологическим институтом в Лозанне, после того как Герге получил там докторскую степень в области прикладной нейробиологии.
Мозг к транспортному средству сосредоточен на двигательной активности коры головного мозга – что происходит, когда мы добровольно перемещаем наши тела – и где в мозге эта активность была закодирована. Проект производительности выходит за рамки этого.
“В нашем мозгу есть схема, которая срабатывает каждый раз одинаково, когда наши ожидания не оправдываются”, — объясняет Георге. “Итак, этот второй проект мы можем использовать для обозначения событий в автомобиле. Будь то навигация, предлагающая что-то, есть ли способ торможения или ускорения или так далее, и тогда вы можете сказать, что водитель согласился с этим действием или не согласился с этим действием.
“И тогда мы смогли увидеть различия в том, как двигательная кора готовится перед выполнением движений. Мы могли видеть разницу в том, как люди не соглашаются с большими различиями или с небольшими различиями. Иногда мы могли видеть чувствительность к очень небольшим тормозным действиям”.
Способность чувствовать блокировку колеса и снижение тормозного давления имеет решающее значение в гонках, особенно на уличных трассах с низким сцеплением.
“Это различия в способах торможения, а не только в том, где тормозить”, — добавляет Георге. “И мы могли видеть некоторые корреляции с навыками между этими двумя. Поэтому мы сейчас расширяемся и говорим, как мы можем учиться, изучая мозговую активность очень, очень хороших водителей, таких как водители FE, и именно поэтому я сейчас работаю с Томазо в этом проекте. Что, если мы сможем сравнить с этими инструментами, которые у нас уже есть, различия между средними или даже ниже среднего водителями и очень, очень хорошими водителями? И если мы сможем найти какие-то модели или какие-то особенности в этих различиях, как мы можем построить ускоренную программу тренировок, чтобы способствовать развитию функций мозга, которые в наибольшей степени коррелируют с разницей во времени прохождения круга и способностью контролировать очень хорошую скорость и так далее.
“Brain to Performance в основном использует инструменты, которые мы разработали в рамках нашего долгосрочного исследовательского проекта, и пытается применить их, чтобы иметь возможность разрабатывать новые инструменты, которые, как мы надеемся, в первую очередь помогут нашим водителям FE повысить производительность, а затем в долгосрочной перспективе, что, возможно, в какой-то момент в будущем поможет большинству наших клиентов лучше управлять автомобилем. Это означает, что мы увеличим шансы наших клиентов быть электрифицированными, получить доступ к этому совершенно особому опыту, который является удовольствием от вождения в электромобиле. Длинный ответ на простой вопрос».
Это подробный ответ, но ключ к тому, чтобы данные исследований были значимыми, чтобы можно было сделать выводы, заключается в том, чтобы иметь широкий и репрезентативный набор выборок и часто повторяемость. Только два водителя FE из 100 профессиональных водителей (хотя из них только 25 могут быть активными водителями FE) кажутся очень маленькими, и Nissan никоим образом не сможет включить в проект даже 0,001% от общей численности «средних водителей». Конечно, законодательство о защите данных очень затрудняет любое масштабирование.
“Есть одна вещь, чтобы написать научную статью, и это именно то, что вы говорите”, — говорит Георге в ответ на запрос Formula Scout.
“Мне придется попросить все команды FE присоединиться к программе, записать и написать [те же самые США], чтобы иметь возможность написать статью, в которой говорится: «Послушайте, это статистически отличается: эти 20 парней и эти 20 парней [не из FE], их мозги устроены таким образом».
“Это [масштаб сбора данных] происходит в основном, когда вы смотрите только на активность мозга с электрической точки зрения, глядя со стороны, на ЭЭГ [электроэнцефалографическое считывание электрограммы мозга] с помощью устройства ЭЭГ. Но если вы заглянете внутрь, то увидите устройство, которое может показать вам форму мозга, а именно фМРТ [функциональную магнитно-резонансную томографию], и которое показывает, как работает каждый мозг. Даже в этом случае он все еще довольно слаб с точки зрения публикации [статьи из этого исследования].
“Но у нас есть статистические инструменты, которые могут показать различия между одним мозгом и другим. Вы можете найти определенные области в мозге, где эта область больше, она более развита, чем эта другая. И для построения методики обучения мы будем использовать именно это – различия в анатомии, в формах очень хороших водителей по сравнению со средними водителями. А затем попытаться построить программу тренировок, основанную также и на этой форме, а не только на электрической активности”.
ФМРТ определяет кровоток в головном мозге и, следовательно, какие области используют больше кислорода для активности в соответствии с принятой теорией о том, что нервная активность и кровоток мозга взаимосвязаны. Однако, чтобы проверить это, вам нужна огромная машина, в которой участники должны были бы лежать неподвижно в течение нескольких часов. Поэтому они не могут участвовать во многих других мероприятиях…
“Вы можете выполнять и то, и другое [действия и показания], МРТ высокой четкости может дать форму каждой части мозга», — успокаивает Георге. “Все кусочки. И затем вы можете использовать это с точки зрения анализа объема. И фМРТ, это функциональная часть, о которой вы говорите, глядя на кровоток и так далее. Примером, и именно это обычно приводит нас к проведению такого рода экспериментов, является то, что вы просите очень хорошего спортсмена провести ментальную тренировку. Поэтому повторите его протокол, что он обычно делает перед тем, как сесть за руль. Он сидит в машине и мысленно проезжает круг. И что очень интересно, чем лучше водитель, тем ближе состояние мозга к реальному вождению”.
Вы видите это на сетке перед гонками F1 и FE, когда водители садятся, закрывают глаза и мысленно проходят круг. Эту технику часто называют визуализацией, но очевидно, что она запускает нечто похожее на обычную двигательную активность коры головного мозга и многое другое.
“Дело не только в мозге», — усмехается Георге. “Вы могли бы видеть, что это очень интересно, это еще одна вещь, которую у меня никогда не было бы времени изучать здесь, но это очень, очень интересно. Вы даже могли видеть, как люди потеют.
“Значит, это не только мозг, но и все тело. Вся динамика тела может быть приведена в такое состояние, которое очень, очень близко к реальному вождению. И тогда у вас будут очень точные водители, которые смогут сделать это в режиме реального времени. Они проехали бы круг 2m06s [в реальной жизни], затем мы попросили бы их сделать это в их мозгу, и это было бы похоже на 2m05, указывающее что-то. И вот я говорю об одном из наших водителей Nissan GT, и он сказал: «Я могу просто перепрыгнуть через прямую». Так что делайте только углы, тогда это 1m03s. Таким образом, есть способы [выполнять действия, находясь в положении лежа на МРТ-сканере]. И это хорошая часть работы с очень хорошими водителями.
“Если вы попросите среднестатистического водителя сделать это, вы увидите большую активность зрительной коры головного мозга. Это означает, что он визуально представляет себя за рулем. На самом деле это не приводит мозг в состояние, в котором двигается его моторная кора и все такое. Это всего лишь визуализация того, что происходит. И это еще одно доказательство того, насколько хорошо вы представляете себе статус”.
Для молодых водителей выгода очевидна. С медицинской точки зрения общепризнано, что молодые мозги обладают большей нейронной пластичностью и, следовательно, с большей вероятностью будут «обучаемы». Подумайте о поговорке «старая собака не может выучить новые трюки», а затем примените ее неврологически.
И в то время как профессиональные гонщики могут пройти тысячи километров испытаний, обычные водители также часто используют автомобили очень обычным способом, так же как водители снова и снова проходят один и тот же круг. Является ли это сравнение полезным для подготовки гонщиков?
“Возможно, но то, что мы сейчас рассматриваем с помощью ФМРТ, — это исследование, которое мы проводили раньше, спрашивая людей: «Пожалуйста, попробуйте представить, как это сделать», и наблюдая корреляции с навыками и так далее. В этом конкретном проекте с драйверами FE мы будем больше внимания уделять форме мозга, записям МРТ. А во-вторых, мы вернемся к электрической активности, чтобы измерить сравнение с водителями FE, они будут управлять нашим симулятором вождения [исследовательской лаборатории]”.
Буэми и Гюнтер будут регулярно посещать лаборатории, чтобы водить машину и проходить сканирование, а это означает, что можно увидеть, как их мозг может измениться со временем при обучении, если вообще изменится.
“Мы будем использовать аналогичный процесс со средними драйверами, а затем с двумя драйверами, которые у нас есть. А затем со студентами мы будем проводить более длительный процесс с последующим обучением и отслеживанием в течение определенного периода времени того, как они адаптируются к изучению нового трека и так далее”.
Существует увлекательная возможность даже мысленно превратить среднестатистических водителей в гонщиков, а затем посмотреть, применимо ли это на трассе. А благодаря взгляду Георге на форму можно наблюдать локализованную специализацию в мозге, где больше белого вещества, которые являются реле, которые появляются с большей частотой там, где эта часть мозга используется в большей степени в долгосрочной перспективе.
“Скорее всего, так и может быть”, — подтверждает Георге. “И тогда идея заключается в том, как вы можете персонализировать обучение, чтобы оно было сосредоточено на этих конкретных областях, и как вы можете персонализировать, чтобы сосредоточиться на областях, которые не активированы и должны быть активированы. Как вы можете тренироваться, чтобы эти оптимизации от моторной коры переходили от белой к серой области, а затем к серому веществу [обрабатывающей части мозга].
“Тогда как вы можете помочь человеку кодировать все эти автоматические действия быстрее, чем они делали бы это с помощью простого обучения? Потому что ты умеешь тренироваться, верно? Если у вас есть человек, который продолжает тренироваться, он станет лучше. Но вы делаете это больше полугода. Цель состоит в том, чтобы ускорить этот процесс. Чем мы можем помочь? Как мы можем разработать индивидуальные программы обучения для каждого из участников, чтобы добиться гораздо более быстрого повышения квалификации, чем вы могли бы сделать, просто постоянно управляя автомобилем?”
Это еще одна победа для гонщиков, потому что время тестирования может быть потенциально сокращено без каких-либо затрат на производительность, если оптимизация может быть достигнута быстрее. Так же, как и трансмиссии, возможно, Nissan создает более эффективное вождение, а не более быстрое вождение.
Функция тестирования в одноместных автомобилях уже несколько изменилась в последние годы, когда водители сначала изучают трассы на симуляторах, а затем больше внимания уделяют автомобилям один раз на трассе. Но использование физиологического подхода Nissan очень статично, в то время как большая часть активности водителя-это гироскопическая реакция.
Наклон внутреннего уха сообщает водителю, ускоряются ли они, тормозят или поворачивают быстрее, чем одно и то же сообщение от их глаз может достичь мозга, поэтому, несомненно, удаление этого движения должно быть учтено в исследованиях и в том факте, что мышечная память гонщика основана на силах, прикладываемых к его телу во время круга?
“Очевидно, что если вы используете статический симулятор вождения, развитие будет больше связано с подключением зрительной коры к моторной коре и так далее”, — отвечает Георге. “Это то, что произойдет, по крайней мере, в этом году, мы сосредоточимся на этой части вождения. Глядя на петлю [активности и действия] из видения и движения. Программа будет развиваться, поэтому мы продолжим работать с ними и после следующего сезона, а затем посмотрим, как далеко мы сможем зайти.
“Еще один аспект, который мы рассматриваем, — это то, как мы можем использовать электрическую стимуляцию мозга. И с помощью этого, по крайней мере, вы можете активировать области мозга, которые следует повторно активировать. Таким образом, даже если задача, которую вы выполняете как таковая, не включает в себя активность внутреннего уха и ускорение, обнаружение чисто физического ускорения, вы можете усилить этот цикл и посмотреть, каковы последствия его усиления с помощью внешнего ввода. Потому что это всего лишь [симуляция]. Именно так мы создаем лучшие сети в мозге, и если эти сети можно создать с помощью стимуляции, то в конечном итоге результатом будет в целом лучший набор навыков”.
У Nissan, похоже, есть ответ на каждый вопрос, будь то научная честность или актуальность гонок, но исследование Formula Scout идет дальше. Гонщики не просто взаимодействуют со своим автомобилем и окружающей средой на трассе, они также общаются со своими инженерами и, возможно, делают это на своем втором или третьем языке. Не только это, но и используемые термины часто требуют дополнительного изучения и могут отличаться от команды к команде.
Будет ли эта дополнительная обработка информации и как необходимость многозадачности в автомобиле может изменить специализацию мозга с точки зрения расположения белого вещества, также включена в исследование?
“Это произойдет позже, и нам определенно придется сделать это [позже], но [это отдельно] пытаться тренироваться, чтобы лучше разговаривать с вашим инженером во время вождения или лучше считывать данные о вашей батарее на приборной панели во время вождения. Честно говоря, это не первое место в списке для тренировок, но это первое место в списке для обучения”.
С точки зрения исследований, имеет смысл не добавлять этот уровень сложности, но это чрезвычайно важный аспект в FE, когда водители должны больше общаться со своими инженерами, чем наоборот. И если предлагаемая серия фидеров FE, которую поддерживает Nissan, начнет развиваться, то для водителей будет крайне важно найти способы быстро освоить и это.
“Это очень важно для нас [знать, как они этому учатся]. Если мы сможем понять, как они это делают сейчас, не концептуально, а физиологически, какие части и как работает их мозг, при этом будучи в состоянии очень хорошо управлять автомобилем и выполнять второстепенную задачу, это будет очень информативно для нас, потому что это в основном ситуация, которая имитирует то, что происходит в повседневной поездке.
“Вы ведете машину, смотрите на свой спутниковый навигатор, разговариваете с человеком рядом с вами и так далее. На гораздо более высокой скорости и намного более конденсируется в FE, но это те же процессы. Итак, это означает, что у вас больше шансов добиться более сильного контраста между одиночной деятельностью, выполнением двух задач и так далее. Таким образом, вся эта [мозговая активность], которая коррелирует со второстепенной задачей, должна быть более заметной в полной задаче вождения”.
The chain of linked events goes on when applied to an automotive setting, so much so that one of the potential outcomes of Brain to Performance could be an understanding of how racing drivers learn to co-ordinate engineer communications with their own driving then influences how future road cars introduce more complex speech and autonomous capabilities.
It’s already been applied in a similar way to Mercedes-AMG’s F1 team, where paddles and steering wheel switches have had their positions, thickness and colour optimised for driver reaction times and expectation. At Nissan, it’s been about optimising in-car displays to meet the needs of the driver’s brain. Once scanning is done, you can know how much information to show for an individual brain to process it as efficiently as possible, how dense it can be for the visual cortex but also cognitively, and when in the driving process is it best to show that info for it not to detract brain function from other parts of driving.
Такой уровень детализации может показаться сумасшедшим, но к концу этого десятилетия он вполне может стать полем битвы в автоспорте, если «Мозг к производительности» сможет доказать свою ценность чемпиону FE Буэми и его партнеру по команде восходящей звезды Гюнтеру, и как только он окажется в FE, он, без сомнения, просочится в любую молодежную одноместную серию, которая к тому времени будет существовать.
И придется ли конкурентам вкладывать в это столько же НИОКР, сколько делает Nissan? Скорее всего, нет. Если “у нас действительно есть достаточно серьезный набор данных, чтобы написать очень серьезную статью в этой области”, то Nissan также опубликует ее и для общей выгоды.
Но обмен знаниями теперь будет происходить гораздо чаще в режиме реального времени, чем в научных статьях, опубликованных годами позже, и, следовательно, потребуется больше данных, чтобы найти соответствующие моменты. Как обработка мозга, так и автоспорт высшего уровня создают гигабайты данных удивительно быстро, и это еще одна область, в которой Nissan может добиться прогресса в области обработки данных, если попытается предоставить доступ к суперкомпьютерам обоим.
Потенциально программное обеспечение, разработанное для отображения мозга, затем попадет на питволл для получения столь же плотных чисел в ситуации живой гонки. В каждом направлении то, что может показаться странным побочным проектом Nissan, на самом деле может быть мастерским способом повышения производительности. Все, что для этого требуется, — это чтобы водители, почти буквально, были непредвзяты.
Источник: https://formulascout.com/how-nissan-could-shape-the-future-of-driver-development-in-formula-e/87700
