informИнформатикаInformatics1816-03012617-6963UIIP NASB10.37661/1816-0301-2021-18-4-26-39inform-1160Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИINFORMATION TECHNOLOGYОценка состояния умственной усталости оператора под действием электромагнитного шумового излученияAssessment of the mental fatigue state of an operator influenced by electromagnetic noise radiationhttps://orcid.org/0000-0003-2323-6975СидоренкоА. В.SidorenkoA. V.

Сидоренко Алевтина Васильевна - доктор технических наук, профессор кафедры физики и аэрокосмических технологий, факультет радиофизики и компьютерных технологий.

пр. Независимости, 4, Минск, 220030.

Alevtina V. Sidorenko - Dr. Sci. (Eng.), Professor of Department of Physics and Aerospace Technology, Faculty of Radiophysics and Computer Technology, Belarusian State University.

Nezavisimosti av., 4, Minsk, 220030.

sidorenkoa@yandex.byСолодухоН. А.SaladukhaM. A.

Солодухо Никита Александрович - старший преподаватель факультета радиофизики и компьютерных технологий, магистр физико-математических наук.

пр. Независимости, 4, Минск, 220030.

Mikita A. Saladukha - Senior Lecturer at the Faculty of Radiophysics and Computer Technologies, M. Sci. (Phys.-Math.), Belarusian State University.

Nezavisimosti av., 4, Minsk, 220030.

malcomus@gmail.comБелорусский государственный университетBelarusian State University2021311220211842639Copyright © Сидоренко А.В., Солодухо Н.А., 20212021Сидоренко А.В., Солодухо Н.А.Sidorenko A.V., Saladukha M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inf.grid.by/jour/article/view/1160Цели

Цели. Решается задача определения состояния умственной усталости оператора при передаче и обработке информации в условиях электромагнитных шумовых излучений. Актуальность задачи связана с необходимостью обработки и передачи информации конфиденциального характера оператором, находящимся в ограниченном пространстве мобильной технической системы.

Методы

Методы. Используются методы теории спектрального анализа экспериментально полученных данных.

Результаты

Результаты. Результаты представленных экспериментальных исследований получены на основе обработки и анализа электроэнцефалограмм, зарегистрированных в стандартных отведениях Fp1, Fp2, F3, F4, С3, С4, P3, P4, О1, О2, F7, F8, T3, T4, T5, T6. Проанализированы спектральные плотности мощностей дельта-, альфа-, бета-, гамма-ритмов указанных отведений электроэнцефалограмм оператора при воздействии электромагнитных шумовых излучений.

Заключение

Заключение. Наличие умственной усталости оператора в условиях электромагнитных излучений основывается на сравнительном анализе полученных результатов и описанных в научной литературе данных, связанных с возникновением хронической умственной усталости; усталости, вызванной выполнением симуляционных заданий военными, и усталости, вызванной выполнением теста RVP.

Objectives

Objectives. The problem of determining the mental fatigue of the operator, which is processing the confidential information under the influence of electromagnetic noise radiation, is solved. The relevance of the problem is associated with the need to process the confidential information by the operator located in the limited space of a mobile technical system.

Methods

Methods. The methods of spectral analysis theory of the results, received in the process of experimental studies the electroencephalograms, are used.

Results

Results. The results of experimental studies were obtained based on the processing and analysis of electroencephalograms recorded in standard leads Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T3, T4, T5, T6. The following quantitative parameters have been analyzed: power spectral density of delta-, theta-, alpha-, beta-, gamma-rhythms under the influence of electromagnetic noise radiation.

Conclusion

Conclusion. The presence of mental fatigue of the operator is based on a comparative analysis of the obtained results and the data described in the scientific literature related to the occurrence of chronic mental fatigue; the fatigue caused by the military performing simulation tasks; mental fatigue caused by performing an RVP test.

электромагнитное излучениегенератор шумаэлектроэнцефалограммаумственная усталостьспектральная плотность мощностиelectromagnetic radiationnoise generatorelectroencephalogrammental fatiguepower spectral densityReferencesSage, C. Electromagnetic fields, pulsed radiofrequency radiation, and epigenetics: How wireless technologies may affect childhood development / C. Sage, E. Burgio // Child Development. - 2018. - Vol. 89, iss. 1. - P. 129-136. https://doi.org/10.1111/cdev.12824Sage C., Burgio E. Electromagnetic fields, pulsed radiofrequency radiation, and epigenetics: How wireless technologies may affect childhood development. Child Development, 2018, vol. 89, iss. 1, pp. 129-136. https://doi.org/10.1111/cdev.12824Yael, S. Electromagnetic radiation and health: human indicators / S. Yael // Environmental Indicators. -Springer, 2014. - P. 1025-1046. https://doi.org/10.1007/978-94-017-9499-2Yael S. Electromagnetic radiation and health: human indicators. Environmental Indicators, Springer, 2014, pp. 1025-1046. https://doi.org/10.1007/978-94-017-9499-2Sidorenko, A. V. Assessing the effect of electromagnetic noise radiation on the central nervous system using non-linear parameters of the electroencephalogram / A. V. Sidorenko, M. A. Saladukha // Nonlinear Dynamics and Applications: Proc. of Twenty-six Anniversary Seminar NPCS'2019, Minsk, 21-24 May 2019. -Minsk, 2019. - Vol. 25. - P. 231-240.Sidorenko A. V., Saladukha M. A. Assessing the effect of electromagnetic noise radiation on the central nervous system using non-linear parameters of the electroencephalogram. Nonlinear Dynamics and Applications: Proceedings of Twenty-six Anniversary Seminar NPCS’2019, Minsk, 21-24 May 2019. Minsk, 2019, vol. 25, pp. 231-240.Сидоренко, А. В. Оценка стрессового состояния оператора при воздействии электромагнитного шумового излучения / А. В. Сидоренко, Н. А. Солодухо // Нейронаука для медицины и психологии : тез. докл. 16 Междунар. междисципл. конгр., Судак, 6-16 окт. 2020. - Судак, 2020. - С. 418-419.Sidorenko А. V., Saladukha M. А. Evaluation of the stress condition of the operator influenced by electromagnetic noise radiation. Nejronauka dlya mediciny i psihologii : tezisy dokladov 16 Mezhdunarodnogo mezhdisciplinarnogo kongressa, Sudak, 6-16 oktyabrya 2020 [Neuroscience for Medicine and Psychology : Abstracts of 16th International Interdisciplinary Congress, Sudak, 6-16 October 2020]. Sudak, 2020, pp. 418-419 (In Russ.).Сидоренко, А. В. Нелинейный анализ электроэнцефалограмм оператора при действии электромагнитного шумового излучения / А. В. Сидоренко, Н. А. Солодухо // Доклады БГУИР. - 2017. - № 6. -С. 69-75.Sidorenko А. V., Saladukha M. А. Nonlinear analysis of operator electroencephalograms subjected by electromagnetic noise radiation. Doklady Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta informatiki i radioelektroniki [Reports of the Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics], 2017, no. 6, pp. 69-75 (In Russ.).Сидоренко, А. В. Методы информационного анализа биоэлектрических сигналов / А. В. Сидоренко. - Минск : БГУ, 2003. - 187 с.Sidorenko A. V. Metody informacionnogo analiza bioelektricheskih signalov. Bioelectric Signal Information Analysis Methods. Minsk, Belorusskij gosudarstvennyj universitet, 2003, 187 p. (In Russ.).Xavier, G. Exploratory study of brain waves and corresponding brain regions of fatigue on-call doctors using quantitative electroencephalogram / G. Xavier, A. Su Ting, N. Fauzan // J. of Occupational Health. - 2020. -Vol. 62, iss. 1. - P. 1-8. https://doi.org/10.1002/1348-9585.12121Xavier G., Ting A. Su, Fauzan N. Exploratory study of brain waves and corresponding brain regions of fatigue on-call doctors using quantitative electroencephalogram. Journal of Occupational Health, 2020, vol. 62, iss. 1, pp. 1-8. https://doi.org/10.1002/1348-9585.12121The effects of flight complexity on gaze entropy: An experimental study with fighter pilots / C. DiazPiedra [et al.] // Applied Ergonomics. - 2019. - Vol. 77. - P. 92-99. https://doi.org/10.1016/j.apergo.2019.01.012Diaz-Piedra C., Rieiro H., Cherino A., Fuentes L. J., Di Stasi L. L. The effects of flight complexity on gaze entropy: An experimental study with fighter pilots. Applied Ergonomics, 2019, vol. 77, pp. 92-99. https://doi.org/10.1016/j.apergo.2019.01.012Electroencephalogram characteristics in patients with chronic fatigue syndrome / T. Wu [et al.] // Neuropsychiatric Disease and Treatment. - 2016. - Vol. 12. - P. 241-249. https://doi.org/10.2147/NDT.S92911Wu T., Qi X., Su Y., Teng J., Xu X. Electroencephalogram characteristics in patients with chronic fatigue syndrome. Neuropsychiatric Disease and Treatment, 2016, vol. 12, pp. 241-249. https://doi.org/10.2147/ NDT.S92911EEG-based mental fatigue detection by spectral non-negative matrix factorization / L. Li [et al.] // Materials of 38th Annual Intern. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Orlando, 16-20 Aug. 2016. - Orlando, 2016. - P. 3716-3719. https://doi.org/10.1109/EMBC.2016.7591535Li L., Xu G., Xie J., Li M., ., Luo A. EEG-based mental fatigue detection by spectral non-negative matrix factorization. Materials of 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Orlando, 16-20 August 2016. Orlando, 2016, pp. 3716-3719. https://doi.org/10.1109/EMBC.2016.7591535Diaz-Piedra, C. EEG theta power activity reflects workload among army combat drivers: An experimental study / C. Diaz-Piedra, M. V. Sebastian, L. L. Di Stasi // Brain Sciences. - 2020. - Vol. 10, iss. 4. - P. 199-212. https://doi.org/10.3390/brainsci10040199Diaz-Piedra C., Sebastian M. V., Di Stasi L. L. EEG theta power activity reflects workload among army combat drivers: An experimental study. Brain Sciences, 2020, vol. 10, iss. 4. pp. 199-212. https://doi.org/10.3390/brainsci10040199Mental fatigue alters cortical activation and psychological responses, impairing performance in a distancebased cycling trial / F. O. Pires [et al.] // Frontiers in Physiology. - 2018. - Vol. 9. - P. 1-9. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00227Pires F. O., Silva-Junior F. L., Brietzke C., Franco-Alvarenga P. E., Santos T. M. Mental fatigue alters cortical activation and psychological responses, impairing performance in a distance-based cycling trial. Frontiers in Physiology, 2018, vol. 9, pp. 1-9. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00227

The authors declare that there are no conflicts of interest present.