Vår vakenhetsnivå stiger och sjunker under loppet av en arbetsdag, ibland får vår energi att tappa och våra sinnen att vandra precis när vi behöver utföra viktiga uppgifter.

För att hjälpa till att förstå dessa mönster och förbättra produktiviteten, Cornell-forskare har utvecklat ett verktyg som spårar vakenhet genom att mäta pupillstorlek, fångas genom en serie bilder tagna varje gång användare låser upp sina smartphones.

"Eftersom vår vakenhet fluktuerar, om vi kan hitta ett mönster kommer det att vara mycket användbart att hantera och schemalägga vår dag, sa Vincent W.S. Tseng, en doktorand i informationsvetenskap och huvudförfattare till "AlertnessScanner:What Do Your Pupils Tell About Your Alertness, " presenterades i september vid den 20:e internationella konferensen om människa-datorinteraktion med mobila enheter och tjänster.

Traditionella metoder för att analysera vakenhet tenderar att vara besvärliga, ofta inklusive enheter som måste bäras. Forskare vid Cornells People-Aware Computing Lab, drivs av Tanzeem Choudhury, docent i informationsvetenskap och senior författare till studien, ville skapa ett sätt att mäta vakenhet diskret och kontinuerligt.

"Eftersom människor använder sina telefoner väldigt ofta under dagen, vi tänkte att vi kunde använda telefoner som ett instrument för att förstå och mäta deras vakenhet, " sa Tseng. "Och eftersom människors ögon påverkas av deras vakenhet, vi tänkte att när folk tittar på sina telefoner, vi kunde använda ett ögonblick för att mäta deras vakenhet vid den tidpunkten."

När folk är uppmärksamma, det sympatiska nervsystemet gör att pupillerna vidgas för att det ska bli lättare att ta in information. När de är dåsiga, det parasympatiska nervsystemet får pupillerna att dra ihop sig.

Pappret, medförfattare med Saeed Abdullah, en biträdande professor vid College of Information Sciences and Technology vid Pennsylvania State University, och Cornell informationsvetenskap doktorand Jean Costa, omfattade två studier genomförda under två år. Den första studien analyserade resultat från 15 användare, som uppmanades att ta bilder av sig själva var tredje timme. Deras smartphones behövde ha sina infraröda filter borttagna för att göra det lättare att upptäcka konturerna av pupillen och iris, speciellt för personer med mörka ögon. Deltagarna ombads också att fylla i en sömndagbok, rapporterade hur många timmar de hade sovit varje natt, och att göra ett telefonbaserat psykomotoriskt vaksamhetstest (PVT) – ett fem minuters frågesport för att mäta deras reaktionstid – sex gånger om dagen.

Bilderna gav forskarna en bild av deltagarnas ögon som de sedan använde för att mäta pupillstorlek, ta hänsyn till position och belysning, för att förutsäga en persons reaktionstid. Detta jämfördes sedan med resultaten från PVT.

Forskarna fann att pupillskanningen på ett tillförlitligt sätt förutspådde vakenhet. Men eftersom det var opraktiskt att be folk att ta bort sina telefoners infraröda filter, och att uppmana dem att ta bilder av sig själva under hela dagen var för påträngande, de genomförde en andra studie ett år senare, när kvaliteten på smarttelefonkameran hade förbättrats så mycket att de inte längre behövde ta bort filtren.

I den andra studien, åtta deltagare fick smartphones med högupplösta framåtvända kameror som tog en serie med 30 bilder på en sekund när telefonerna låstes upp. Användare fyllde också i sömnjournalen och tog PVT.

Även om de två studierna var svåra att jämföra på grund av deras olika metoder, båda visade att pupillskanning var ett tillförlitligt sätt att förutsäga vakenhet. Den andra studien, som tog bilderna passivt i en skur, ansågs vara mer praktiskt eftersom det krävde mindre arbete av användaren, sa Tseng.

Tseng sa att AlertnessScanner kan vara särskilt användbar inom hälsovård, eftersom medicinsk personal ofta arbetar långa timmar med invecklat och viktigt arbete. Till exempel, läkare tittar vanligtvis på enheter under operation, och en framåtvänd kamera på enheterna kan spåra deras vakenhet under hela proceduren.

Men att förstå vakenhetsmönster kan vara till hjälp för människor på många typer av arbetsplatser, sa Tseng.

"Om du vill få något mycket viktigt gjort, då bör du förmodligen utföra den här uppgiften medan du är på toppen av din vakenhet; när du är i en dal av din vakenhet, du kan göra något som utanträningsarbete, " sa han. "Du kommer också att veta när det är bäst att ta en paus för att låta din vakenhet eller energi gå tillbaka igen."