摘要

壓力起源于個人與周圍環境之間的交流，以及前者對后者的刺激的反應。環境刺激與應對能力之間失去平衡，就會產生非適應性反應，威脅到復原力，并可能損害心理健康的維持。

在正常的生理條件下，急性壓力刺激會觸發導致皮質醇釋放的機制，通常被稱為 "壓力荷爾蒙"。在適當的條件和足夠的濃度下，這種荷爾蒙對個人有功能和保護作用，并成為讓某人面對警報或危險情況的核心。它還在調節與神經元趨向性相關的神經化學機制和更廣泛的神經元可塑性方面發揮著關鍵的生理作用。如果皮質醇水平過高，其釋放持續時間過長，其影響可能是有害于認知的。

在服役和執行任務期間，受雇的軍事人員暴露在關鍵事件中，其心理情感價值與創傷的發病機制相關。創傷的影響打破了主體的活動，降低了適應策略的效率和效果。

在軍事領域，人們一直特別關注提高人員心理復原力的技術。事實上，為了幫助軍事人員管理壓力，已經制定了專門的指導方針和有效的預防和培訓計劃（部署前和部署后）。作為一個例子，想想壓力接種訓練和復原力訓練的技術，這是壓力管理培訓計劃的一部分。

為了使這些技術更加有效，虛擬現實 "VR "技術被廣泛使用，它在高度互動、生態有效和情感參與的氛圍中提供了一個多感官的信號表現。

由于VR在部署前的沉浸性，人們在整個漸進的多步驟脫敏技術中被引導在緊張的情況下行動。這使得人們可以提前學習在情緒-生理、行為和程序層面上掌握現實的必要過程。

在部署后階段，如果創傷性事件或高度緊張的情況對卓越的認知能力產生了負面影響，恢復這些功能就變得至關重要。

為此目的而創造的虛擬技術的一個例子是大腦-虛擬認知康復，一個VR系統分為三個模塊，每個認知領域都有一個模塊。

它是各種治療途徑的附加工具，能夠結合創新和吸引力，并能夠減少在純軍事背景下工作的人員和所謂的 "數字一代"的恥辱感。

對VR進行的各種研究的結果突出了沉浸感是其主要特征。對大腦進行的研究使用了39人的樣本，證實了這一特點。事實上，接受測試的人呈現出與暴露在真實環境中的受試者相同的情感參與和心理物理激活。因此，在整個軍事行動周期內使用這項技術來治療干擾認知表現的疾病的好處可以很容易地推斷出來。

關鍵詞：壓力，虛擬現實，軍事，腦膜。

摘要:社會性量化的需要

在2020年新冠肺炎大流行之后，制定新方法和應對戰略以保持世界各地社區的社會凝聚力和心理復原力顯然成為一個優先事項。我們稱這種社會認知行為為“社會性”。社交是我們作為個人和更廣泛群體的一部分有效發揮作用的能力，盡管外部限制在關鍵環境中變得更有意義，如軍事干預，非軍事行動，如緊急反應，ICU衛生操作員，空乘和深空探索。諸如Social XR[1]等數字技術的獨特功能為滿足這些需求提供了機會，并部署可擴展和靈活的解決方案，以促進內部團隊的穩定性和更好的運營性能。

在軍事和非軍事環境中，設計和部署精神上和社會上可持續的行動的先決條件是選擇具有彈性的個人，并為他們提供一個合作框架，確保平衡的關系和高質量的人際溝通。社會凝聚力是計劃行動成功的一個重要因素，及時監測、檢測和預測其有效性的能力對于管理潛在的行為異常是有意義的。對目標團隊內部發生的群體動態的研究，以及任務控制，可以提供關鍵的和早期的線索，鼓勵建設性的交流，阻止關鍵的關系模式[3]。

本項目重點介紹一種技術支持的群體動態方法，能夠遠程和自主地捕捉人類互動的復雜性，并返回對預防和管理個人和群體行為異常有用的可操作的見解[4]。群體互動的復雜性需要一系列的人類主題專業知識(SME)來觀察、評估、測量、評估、預測、預防和應用必要的對策[5]。在現實世界中，讓這個龐大的從業人員團隊隨叫隨到或在現場對任務團隊進行持續監測是不切實際的。技術支持系統，如本文所述，將提高過程提供遠程操作軟件為基礎的工具，以幫助專家評估和自我效能，以維持社會凝聚力。一個自動化的、遠程操作的嵌入式系統將提供持續的測量和評估，以識別微妙和微妙的社會脆弱性指標。這將節省時間和資源，提供不引人注目的預防措施，以提高團隊業績，減少風險和增加任務成功的可能性。

該研究框架基于對隔離高危人群進行的初步研究。諸如AR頭戴式顯示器(HMD)等技術接口已被用于在人際群體互動中收集第一人稱視角，然后根據所得數據對量化的見解進行人類專業評估(圖1)。機器學習算法已被應用于人類觀察和感知計算，以驗證參與技術并計劃最佳對策[6]。由此產生的人機交互模型表明，有機會開發一個適合隨時隨地執行的非本地化和異步社會支持系統，由于系統自主性的增長，人類評估的時間預計會減少。

摘要

在航空航天和機器人手術等領域，復雜的高精度人機系統的效率和安全性與操作員的認知準備、管理工作量的能力和態勢感知密切相關。對心理工作量的準確評估有助于防止操作失誤，并通過預測工作負荷過重或刺激不足可能導致的業績下降，從而進行針對性的干預。基于人體和大腦活動測量的神經工效學方法可以為復雜訓練和工作環境下的人類心理工作量提供敏感和可靠的評估。本文概述了可穿戴腦和身體成像方法通過神經/生理信號評估心理工作量的潛力，并提供了一種利用多模態生物傳感器對多領域認知任務中的工作量進行比較評估的研究設計。這種綜合的神經工效學評估利用神經成像和生理監測，可以為開發下一代神經適應接口和更有效的人機交互和操作技能獲取的訓練方法提供信息。

關鍵詞:認知工作量，fNIRS，腦電圖，眼動跟蹤，神經工效學，移動腦/體成像

引言

人類在任何類型的目標或任務上的表現都與熟練完成這些目標或任務所需的認知工作量有關。每個人都有自己獨特的認知模式，在執行某些類型的任務時更有效率。通過有針對性的培訓，可以在更短的時間內提高操作人員的能力，提高工作效率。

心理負荷在許多復雜的指揮控制系統中起著至關重要的作用。在航空航天和機器人手術等領域，復雜的高精度人機系統的效率和安全性與操作員的認知準備、管理工作量的能力和態勢感知密切相關。主觀操作員報告、生理和行為測量不足以可靠地監測可能導致不良結果的認知負荷。心理負荷這個概念反映了大腦為滿足任務需求而努力工作的程度，它的一個關鍵特征是，它可以與行為表現數據分離。經驗豐富的操作員可以通過增加努力、激勵或改變策略，在較長一段時間內保持所需的性能水平，即使面臨更多的任務挑戰。然而，持續的任務需求最終會導致績效下降，除非心理工作量的上升趨勢可以用來預測隨后的績效崩潰。因此，重要的是在訓練和行動任務期間評估獨立于業績衡量的精神工作量。基于人體和大腦活動測量的神經工效學方法可以為復雜訓練和工作環境下的人類心理工作量[2]提供敏感和可靠的評估。

在軍事行動的背景下，評估和衡量操作員的認知工作量尤其重要，因為在軍事行動中，性能故障可能會導致災難性的損失。對心理工作量的準確評估有助于防止操作失誤，并通過預測工作負荷過重或刺激不足可能導致的業績下降，從而進行針對性的干預。

摘要

在過去的幾年里，人們已經接受了這樣一個觀點:相對于現有的典型認知測試，對個體認知能力的可靠測量需要參與者完成更多的試驗或使用更大的效應量任務。該項目開發了一套認知控制測試，能夠有效和可靠地測量認知控制能力，這對在時間壓力下的高效表現至關重要。測試組是在Unity游戲引擎中實現的，并且只需要使用不安裝的網頁瀏覽器即可在線訪問。游戲機制(如多樣性、反饋、獎勵和排行榜)和整合的故事情節能夠在持續且苛刻的測試過程中維持用戶粘性。該測試組實現了最突出的認知控制措施，包括:1)工作記憶(單一和雙n-back任務)，2)反應抑制(停止信號任務)，3)沖突任務(Simon、Flanker和Stroop任務)，4)多任務，5)任務切換。不同的度量可以靈活地組合在一個連貫的“房間清理”敘述中，并且獨立的教程可以輕松地部署在線測試。沖突任務的新版本被開發出來，以增加效果大小和可靠性，并在一個在線實驗中對它們進行測試。我們開發了一種嚴格的方法來量化測試產生可靠的個體差異測量的能力，并報告將其應用于實驗數據的結果。我們的結論是，這些新的沖突任務產生了比以前實現的更可靠度量。

引言

認知能力在具有挑戰性和壓力的條件下要求優異表現的職業中很重要，例如體育、民事高風險角色和軍事[1,2,3]。這導致人們越來越重視認知準備[4,5,6]，以優化復雜任務和社會技術系統中的團隊表現，這是現代防御設置的一個日益普遍的特征[7]。人們不再強調身體健康[8]，隨之而來的是需要確定支撐被稱為心理或認知健康的關鍵心理構念[9,10]。為了優化選擇，評估新興的認知訓練方法和項目的成功或失敗，可靠地測量支撐認知適應的關鍵結構的個體差異尤為重要[11,12,13]。

這篇論文描述了一組認知測試，在時間限制下測量認知能力至關重要的高性能。被稱為“COGMISSION”的測試是使用Unity游戲引擎(//unity.com)以視頻游戲格式實現的。訪問是通過“PlayUR”()提供的，這是一個管理基于web的Unity實驗的平臺，使COGMISSION能夠使用網頁瀏覽器在線訪問，而不需要安裝。《認知使命》通過游戲機制(游戲邦注:如多樣性、反饋、獎勵和排行榜)和整合的故事情節(游戲邦注:旨在通過延長和苛刻的測試過程保持用戶粘性)而得到增強。自包含的教程支持容易部署的大規模測試。在下一節中，我們將描述在COGMISSION中實現的任務、它們度量的結構，以及它們選擇的基本原理。然后，我們回顧了“可靠性悖論”[14]，它導致了測試認知適應性的核心構念之一——注意控制——的典型方法無法提供足夠的個體差異測量。隨后，我們描述了一種嚴格的新的統計方法來評估注意力控制任務的能力，以提供足夠可靠的個體差異測量[15]。接下來，我們將報告將該方法應用于一個預先注冊的實驗結果()的結果，該實驗通過Amazon Mechanical Turk ()進行，這是一個面向在線員工的眾包市場，評估在COGMISSION中實施的各種注意力控制任務。

摘要

目前戰斗機飛行員的訓練幾乎無一例外地是按固定的小時數和特定的時間安排設計的。基于績效的訓練是一種旨在優化訓練的概念，最好是個性化的方式。它是關于事先防止訓練/表現差距，而不是事后解決它們。有效的個性化學習假設所提供的學習任務具有最佳難度水平。為此，本文提出了一種基于多種認知負荷指標的飛行員認知負荷實時分類優化負荷模型。該研究旨在測試腦電圖(更具體地說，是個人的上波段功率和θ波段功率)，作為戰斗機駕駛艙環境中該模型的認知負荷指標之一。共有4人參加，他們都是前F-16飛行員。每個參與者都進行了三次多次跑步。第一次測試(記憶測試)的認知負荷預計會比最后一次測試(性能測試)的認知負荷更高。與記憶測試相比，表現測試中的表現和主觀工作量分別更高和更低，而認知負荷指標顯示兩種測試之間的混合結果，這可以歸因于個體間和個體內的高差異。

關鍵詞:績效訓練，認知負荷，腦電圖，戰斗機駕駛艙模擬器，保持間隔，戰術攔截

引言

目前，戰斗機飛行員的訓練幾乎無一例外都是在特定的時間內進行固定小時的資格訓練和年度訓練。一般來說，偏離項目與組織要求有關，較少與個體飛行員的要求有關。基于績效的培訓是一個培訓概念，旨在優化培訓，最好是以個性化的方式，以便在正確的時間和正確的資源提供相關的培訓活動。它是關于防止訓練/表現差距，而不是事后解決它們，可以用于目標的最高個人標準，而不是確保最低標準。基于性能的培訓需要先進的技術來測量和記錄飛行員和系統的性能和行為。它還需要先進的分析技術。由于各種各樣的原因，這兩種技術在實踐中很少使用。它們需要組織中缺乏的專業知識，它們需要時間來使用，它們可能會影響任務的執行(它們是“侵入性的”)。我們預計，隨著技術的進步，這些限制將在未來十年消失。

在尋找最佳學習條件的過程中，教育科學研究者提出了個性化學習的概念。與個性化醫學的成功發展類似，個性化學習旨在識別學習中個體差異的遺傳、神經和行為預測因子，并旨在使用預測因子幫助創建最佳教學范式[1]。有效的個性化學習至少假定所提供的學習任務具有最佳的難度水平。最佳任務難度與表現和認知負荷的平衡有關(“認知負荷理論”)。在學習的過程中，需要適當的任務難度來保持平衡。次優的任務難度會導致無效的訓練，例如，向專家提供適合新手的訓練，已經發現會對他們的學習進度產生負面影響。通過提高積極性可以更快地達到平衡。這些發現與Vygotsky的兒童最近發展區(Zone of Proximal Development for children)[5]和游戲設計[7]中應用的流概念Csíkszentmihályi[6]相一致:焦慮和無聊之間的“流通道”(見圖1)。后一個概念強調了任務難度在挑戰性和簡單性活動之間波動的帶寬的重要性，同時避免極端沮喪或無聊的狀態。這種進步可能不僅對游戲有刺激作用，而且對任何類型的活動都有刺激作用，包括Kiili[8]所顯示的學習。

摘要

未來的戰斗機飛行員和遠程作戰人員將需要先進的決策和注意力支持，以應對日益復雜、不確定的信息和多智能體協調。監測飛行員的精神狀態和意識，并將其提供給系統，可以更好地實現人與系統的協作，提高聯合性能。研究表明，不同的心理-生理測量技術可以用于評估多種認知和情感狀態，如精神工作量、注意力、疲勞，以及工作相關變量，如任務難度和任務完成情況。然而，對多種傳感技術的實時評估和信號時序的研究卻很少。我們開發了一種實驗性的人工智能管道，使用眼動跟蹤(眼跳、注視時間等)、皮膚電活動(EDA)和心率變量(例如，HR和HRV)實時調查戰斗機飛行員的心理狀態。該系統采用混合分析方法，包括數據流處理和機器學習(ML)，使不同信號事件的實時分析和基于時間的推斷成為可能。我們報告了該方法的優點和缺點，介紹了正在進行的系統實證實驗的結果，并討論了高級注意力指導的可能應用。

關鍵詞:人工智能，戰斗機飛行員，心理狀態，心理生理學，戰斗機。

引言

自適應自動化[1,2]是一種很有前途的方法，可以支持操作人員并保持他們的工作量在適當的水平上。今天，有許多傳感器技術可以佩帶或嵌入到我們的物理工作環境中，如眼動跟蹤眼鏡和智能手表。這些發展使得創建高級應用程序成為可能，這些應用程序跟蹤飛行員與操作任務相關的健康和認知狀態，并在需要時提供支持。因此，未來的工作環境可能會衡量個人和群體的表現、壓力和注意力水平，以優化和平衡個人和群體之間的任務為目標。然而，這種方法需要有方法和算法對操作者的工作量、壓力和注意力水平等認知狀態進行充分的實時分類和評估[4,5,6]，而這只能通過使用心理生理傳感器來實現。未來的應用包括未來軍事概念的飛行員環境，載人和無人駕駛，具有適當水平的自主權來協助飛行員和決策支持，以應對信息過載的影響。此外，對于已知用戶認知需求的特定任務，不同類型的自動化之間的分離可能是有益的。我們的研究旨在探索工作負荷誘導的各種心理生理反應的模式識別的潛力。我們的目標是了解這些反應和信號之間的關系，以便用于未來的自適應自動化技術，以減少操作人員的心理工作量，提高注意力，從而確保性能水平。

在本文中，我們提出了一種基于時序時間的分析引擎，用于對多個傳感器數據和心理生理現象進行實時分類和驗證。此外，我們提出了數據收集方法和實驗設置，以驗證假設的眼睛，心臟和皮膚電對外界刺激的反應模式。首先，我們介紹了本研究中用于評估認知狀態的心理測量方法的背景。其次，我們討論了實時處理數據流的人工智能管道。第三，我們介紹了在虛擬現實環境中使用眼動跟蹤、心率和皮電反應的實驗裝置。在本文的其余部分，我們將介紹這種方法的優點和缺點。

摘要

傳統上，神經科學和心理學從外部研究身體，即外部感官(視覺、聽覺等)如何影響我們的行為、認知和健康。這種方法忽略了體驗的一個重要方面，即“內感受”，即對我們內在身體的生理狀態的感覺。內感知系統是我們健康的核心組成部分和門戶。內感受輸入在自我平衡、內分泌和免疫水平上支持無意識的、基本的、適應性反應。類似地，內感受系統的功能障礙已被確定在急性和慢性壓力的情況下;抑郁癥;焦慮;創傷后應激障礙，對不太明顯相關的困難，如失眠;慢性疼痛;和成癮。在這種背景下，有科學依據的技術的發展，能夠訪問和操作這個系統將是一個突破，具有前所未有的潛力來促進人類健康和福祉。然而，盡管越來越多的證據表明內感受處理在我們生活的各個方面發揮著基本作用，但幾乎沒有人嘗試開發有科學依據的內感受技術，來操縱內感受系統，從而提高人類的幸福感。在這篇文章中，我們將首先回顧內感受刺激方面的最新技術發展，從虛擬現實到神經刺激。然后，我們將介紹內感受裝置和非侵入性內感受神經調節方面的技術突破，描述新儀器的開發和這些技術在促進健康、減少壓力、疲勞和疼痛以及提高人類表現方面的有效性的初步數據。我們預計這項技術將應用于廣泛的不同環境，包括臨床和亞臨床環境，改善情緒調節，沖動控制，增強認知，自主和壓力適應反應，通過非藥物解決方案，不需要醫療監管或處方。

關鍵詞:內感受，內感受技術，應激，神經增強，神經調節

背景

傳統上，神經科學和心理學研究視覺和聽覺等外部感官對我們身心健康的影響。然而，這可能忽略了我們幸福最重要的方面，那就是我們身體內部的體驗，即內感受。

內感受被定義為“神經系統感知、解釋和整合源自身體內部的信號的過程，通過意識和無意識層面提供身體內部景觀的每時每刻映射”[1]。內感受輸入支撐著自我平衡、內分泌和免疫水平的無意識、基本的適應性反應[2,3]，但研究迅速揭示了它們對以下方面的重要貢獻:自主平衡[1];情緒識別與調節[4];以及應對策略。此外，在[6]范圍內，內感受系統的功能障礙已被確定為:急性和慢性應激;抑郁癥(8、9);焦慮(10、11);創傷后應激障礙[12];而強迫癥[13]，與不太明顯相關的困難，如失眠[14];慢性疼痛[15];飲食失調[16];和成癮[17]。

內感知系統是人類健康的核心組成部分和門戶，因此，科學基礎技術的發展，能夠訪問和操作這一系統將是一個突破，具有前所未有的潛力，促進人類健康和福祉。然而，盡管越來越多的證據表明內感受處理在我們生活的各個方面發揮著基本作用，但這種認識并沒有被可行的內感受技術解決方案所遵循。

摘要

任務規劃對于建立成功執行任務所需的形勢意識至關重要。全面的計劃有助于預測不同的情況，這一點尤其重要，因為威脅的多樣性和復雜性會增加。規劃過程是團隊的努力，需要收集、分析相關信息并將其整合到一個全面的計劃中。由于第5代平臺、傳感器和數據庫生成的大量信息，這些過程面臨壓力。

本文描述了初始直升機任務規劃環境的創建，在該環境中，來自不同來源的數據被整合、分析和可視化。參與規劃過程的所有人員都可以查看所有可用信息并與之交互。算法處理傳入的數據，為計劃的特定部分提供潛在的解決方案。交互式可視化有助于直觀理解輸入數據和算法輸出，而交互式增強現實環境有助于有效協作。

集成系統和算法是未來智能協作任務規劃的重要組成部分，因為它們可以有效處理與第5代平臺相關的大量多樣的數據流。結合直觀的可視化和協作，這使工作人員能夠構建靈活且響應迅速的操作所需的共享SA。

摘要

價值1750億美元的電子游戲生態系統龐大且不斷發展，為全球28億游戲玩家提供服務，包括與當前和未來軍事建模和仿真(M&S)直接相關的技術和工作方式。英國國防科學與技術實驗室(Dstl)的研究計劃委托進行了一項研究，分析游戲生態系統，以了解哪些新興或現有方法可以為軍事訓練和更廣泛的M&S提供顯著收益。重點是“建模和仿真即服務 (MSaaS)” ，以及為更復雜的多域操作培訓的成本效益可能出現“階梯式變化”。首先生成了游戲和軍事M&S功能的熱圖，以突出與軍事最相關的領域。通過與Dstl主題專家合作，確定了軍事M&S通過利用游戲行業內的技術和能力實現現代化的20個關鍵機會。它們是跨技術、人員和流程的速贏和長期機會的混合體。其中的關鍵是游戲引擎技術不斷增長的潛力；社區在游戲和游戲開發中的價值；以及廣泛的網絡訪問作為M&S發現、共享和創新的推動者的作用。

摘要

在高保真飛行模擬器中訓練軍事飛行員是現場訓練的常見替代方案，但這些高保真模擬器價格昂貴且受地點限制。VR技術為更靈活和低成本的模擬器培訓創造了機會。然而，軍事飛行員訓練的一個重要部分是通過與駕駛艙進行物理交互來管理飛機及其系統，而這對于常用的類似游戲VR控制器來說是不可能的。

本文描述了基于VR的戰術訓練模擬概念的開發，在該概念中，飛行員不僅可以看到和聽到訓練環境，而且由于系統會檢測并響應飛行員的輸入，因此還可以在高度真實的水平上感受和身體互動。該技術將交互檢測技術和3d打印駕駛艙儀器結合在一起，使物理和虛擬世界的沉浸式比賽成為可能。這可以讓飛行員在沉浸于VR的同時，以一種自然的方式操作飛機。

虛擬駕駛艙通過使用創新的沉浸式技術為操作員提供高保真、靈活且經濟實惠的培訓解決方案。飛行員在評估概念時的積極反饋證實了這一點。