本研究では,生理反応を利用した知的生産性の定量的かつ客観的な評価手法の開発 に向け,生理指標データから知的作業時の作業成績を推定する手法を検討した.推定 に用いる生理指標には,人の認知状態を反映するとされる心拍変動と瞳孔径を採用し た.これらは非接触での計測手法が開発されてきており,将来的には高精度な計測手 法の確立が期待されている.そのため,この2つの指標に限定することで,実験環境だ けでなく,執務環境での計測へと応用が期待される.推定には,機械学習手法である
SVRとRandom Forestsの2つの回帰分析手法を採用し,両者の推定精度を比較した.
本推定手法の有効性評価として,認知タスクを用いた被験者実験を行った.様々な 作業成績に対して妥当な推定が可能か検証するため,認知タスクを行う際は解答ペー スが遅い状態から最も速い状態まで様々に変化するように,被験者自身に調整させた.
実験データから交差検定法にて本手法の推定精度を推定した結果,SVRで導出した回 帰モデルにおいて,全被験者の平均決定係数がR2 = 0.875 (標準偏差0.097)と,高い 推定精度を示し,SVRを用いた場合の本手法の有効性が確認できた.また,SVRの回 帰モデルに寄与した生理指標については,瞳孔径及び心拍変動成分のLFパワーが大き く寄与していたことが確認された.
計測データを観察すると,同一の認知課題であっても,被験者間で作業成績の変動 に関連する生理反応に違いが見られた.しかし,SVRでの推定精度に大きく影響する ことはなく,そのような被験者間の生理反応の差異に対し,複数の生理指標を利用す る本推定手法の有効性が確認された.これにより,生理反応を利用した知的生産性評 価手法の実現へと繋がるだけでなく,その評価手法を実際のオフィス環境へと組み込 んだ,省エネルギーと知的生産性を両立させる自動環境システムの実現が期待される.
しかし,本研究で知的生産性の指標としたのは,比較的単純な認知タスクの正解数 であり,定量化の困難な知的作業の生産性評価手法へと応用するためには,依然課題 が残されている.その一つが,他の知的生産性指標との比較である.本研究では,計 測実験の前に被験者に認知タスクの練習をさせることで,習熟の効果は十分無視でき るとしたが,実際は計測実験中に習熟が進んでいた可能性がある.つまり,認知タス クの解答数は,認知タスクを遂行するほど上昇していく指標であり,提案手法の推定 精度がその影響を受けていた可能性は否定できない.そのため,習熟の効果を打ち消
した評価が可能な,CTRとの関係を今後検討していく必要がある.もう一つの課題と して,多様なタスクでの有効性の検討が挙げられる.本研究で用いた伝票分類タスク が要する認知処理は,実際の業務に要する認知処理のごく一部である.今後は,全く 性質の異なるタスクや,より高度な認知タスクにおける本推定手法の有効性を評価す ることで,生理指標計測による知的生産性評価手法の開発を目指す必要がある.
謝 辞
本研究を進めるにあたって、研究会のみならず、ご多忙の中時間を割いて頂いたミー ティング等で、貴重なご意見を数多く頂きました、下田 宏 教授に深く感謝いたします。
研究の進め方や、PCや計測デバイスなど実験環境構築、そして本論文の執筆に関し、
数々のご支援、ご助言を頂きました、石井 裕剛 助教に心より感謝いたします。
本研究のみならず、先生方には,論理的思考や研究の進め方、論文執筆に至るまで、
3年間に渡って私の至らない部分を教導して頂いたお陰で、大きく成長できたと自負 しております。重ねてお礼申し上げます。
実験環境構築にご支援頂きました,博士課程の宮城和音さんに、心より感謝いたし ます。
本論文を執筆するにあたり、厚いご支援を頂きました修士課程2年生の上東大祐君、
修士課程1年生の古田真也君に、心よりお礼申し上げます。
予備実験の被験者として、耐え難い実験であるにもかかわらず、快く協力していた だいた同研究室の皆様に、深くお礼申し上げます。特に,修士2年生の島村祐太君の 再三に渡る協力なくして,本研究結果は得られなかったと思います。特にお礼として 渡すものはありませんが、心より感謝いたします。
研究に関する助言だけでなく、研究の気分転換にいつも付き合って頂いた博士課程 3年生の北村尊義さんに心より感謝いたします。ラーメンの食べ過ぎにはお互い気を つけましょう。
事務手続きに関する様々な支援だけでなく、私生活における数多くのご助言を頂い た普照郁美 秘書に深く感謝いたします。数々の名店を教えて頂いたおかげで、親子で 食事に行くことが楽しみになり、ここ京都で有意義な時間を過ごすことができました。
互いの研究テーマについて議論したり、息抜きに談笑しあったりと、この3年間を 楽しく有意義な研究室生活にしていただいたエネルギー情報学研究室の卒業生を含む 皆様に、心よりお礼申し上げます。
最後に、2日に渡る計測実験に協力していただいた31名の被験者の方々に、この場 をお借りし心よりお礼申し上げます。
参 考 文 献
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