感到不知所措、焦慮和激動是與高水平認知壓力相關的癥狀之一。相反，認知參與的喪失也可能會阻止個人實現(xiàn)他們的目標。低水平的積極壓力，也稱為 eustress，可能會導致記憶問題、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力產生負面影響。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，建立一種機制來跟蹤一個人的認知壓力水平并將其保持在一個有利的范圍內是至關重要的。
受可穿戴技術最新進展的影響，以及皮膚電導信號攜帶有關個人內部喚醒狀態(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知壓力水平的實用方法。為了響應任何環(huán)境刺激，人腦以多種方式控制自主神經系統(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備實時跟蹤皮膚電導信號的變化。
為了最終使可穿戴技術能夠跟蹤和調節(jié)人的內部壓力狀態(tài)，Rose Faghih 實驗室開創(chuàng)了通過監(jiān)測人的 EDA(即皮膚電導率的波動)來估計內部喚醒狀態(tài)的方法。他們開發(fā)了一個數(shù)學框架來模擬內部喚醒狀態(tài)并將其與皮膚電導信號的變化(即可以通過腕戴式可穿戴設備測量的信號)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)并調節(jié)估計的壓力狀態(tài)。在這方面，可以應用成熟的控制技術(即線性二次調節(jié)器和模型預測控制器)。在尋找最優(yōu)控制策略以調節(jié)這些方法中的壓力狀態(tài)的過程中，需要最小化相應的成本函數(shù)。因此，這些控制系統(tǒng)的性能高度依賴于相應目標函數(shù)的選擇。
隨著研究人員處理人在環(huán)問題，尋找合適目標函數(shù)的過程變得更加復雜。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，可以實時調整目標函數(shù)和調整參數(shù)。在這種監(jiān)督架構中，使用模糊系統(tǒng)不斷更新目標函數(shù)中的參數(shù)以調整環(huán)境變化。結果驗證了所提出的架構在保持估計壓力方面的有效性通過在最優(yōu)控制公式的頂部設計一個監(jiān)督層，使狀態(tài)處于所需范圍內。
此外，所提出的監(jiān)督控制架構提供了一個很好的設置，可以結合相關的醫(yī)學專業(yè)知識來增強閉環(huán)系統(tǒng)。這些新穎的監(jiān)督控制方法可以進一步擴展，以提供自適應和穩(wěn)健的閉環(huán)特性，以解決主體間和主體內的變化。
在其他閉環(huán)應用中實施監(jiān)督控制架構也存在巨大潛力，例如用于治療神經退行性腦疾病的自適應深部腦刺激和在各種疾病中自動服用藥物。一旦對一個人的內部狀態(tài)進行建模和跟蹤，利用監(jiān)督控制方法將導致以更個性化的方式增強閉環(huán)治療實踐。
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