В ИТМО выяснили, как увеличить продуктивность с помощью правильного освещения

Зачем нужно «умное» освещение

Влияние освещения на психоэмоциональное состояние человека замечено давно и исследуется многими специалистами. Уже доказано, что недостаточная освещенность рабочего пространства, мерцание источников света или долговременное нахождение под слишком теплым или слишком холодным светом — путь к плохому самочувствию. При некачественном освещении работники переутомляются, у них возникает мигрень и бессонница. Также и психика человека по-разному реагирует на воздействие света в течение дня. Например, если засидеться за компьютером или в смартфоне допоздна, может появиться непонятная тревога, а на следующий день пострадает координация движений и скорость реакции.

На базе знаний, полученных в этой области, разработаны «умные» системы, которые регулируют освещенность и цветовую температуру света в зависимости от времени суток. Динамическая и гибко настраиваемая программа меняет освещение от холодного и яркого утром к более теплому и приглушенному вечером. Такие системы интегрируются в популярные комплекты «умного» дома. Однако ученые Университета ИТМО Анастасия Лаушкина и Светлана Рослякова пошли дальше. Они разрабатывают адаптивную систему освещения, которая может подстраиваться под рабочий цикл сразу нескольких человек в одном помещении — на основе их психоэмоционального состояния и данных клавиатурного почерка.

Как проводилось исследование

Пилотажное исследование влияния цветовой температуры и уровня освещенности на психоэмоциональное состояние и работоспособность человека проходило с 9 марта по 2 апреля 2021 года. Оно проводилось на базе научной лаборатории «Когнитивная невербалика» Национального центра когнитивных разработок Университета ИТМО под руководством доцента, д. т. н. О. О. Басова и поддержке CLD ITMO University. Группы добровольцев находились полный рабочий день в специально оборудованном коворкинге, где, помимо индивидуальных источников освещения, предоставленных компанией PromLED, были установлены управляемые жалюзи, аудиосистема, камеры, микрофоны, датчики углекислого газа, температуры и освещенности. Каждую неделю в помещении сменялись световые режимы: теплый (2700 К), холодный (6100 К), нейтральный (4000 K) и динамический (поочередная смена теплого и холодного). Система датчиков и приборов собирала данные об изменениях состояния людей. Четыре дня в неделю ученые добавляли различные непродолжительные стресс-факторы для группы: например, шум, задания на время, головоломки.

Оценка психоэмоционального состояния добровольцев проводилась с помощью 10–15-минутных психологических опросов, которые было необходимо проходить раз в несколько часов, а также анализа клавиатурного почерка: то есть того, как пользователи вводили текст, работая за компьютером в течение дня. При анализе клавиатурного почерка учитывалось время начала и конца сессии печати, число ошибок, время удержания клавиш. Из данных о количестве ошибок в час выводился специальный коэффициент работоспособности k. Показателем высокой работоспособности считался k более 10.

«В процессе испытания я с удивлением для себя обнаружил, что цветовая температура действительно сильно влияет на мою продуктивность. При теплом свете мне было комфортно, хотелось расслабиться, отвлечься от дел. При холодном — наоборот. Я концентрировался и быстро решал рабочие задачи. Но, как оказалось, длительное пребывание в помещении с холодным светом дает свои плоды: спустя время работать становится все тяжелее, несмотря на то, что бодрость никуда не девается. Под теплым светом все еще интересней: через небольшой промежуток времени кажется, что температура в помещении повысилась. Появляются мысли о том, что так можно и загореть (к сожалению — нельзя). Невольно ощущаешь себя курицей гриль», — рассказал один из добровольцев, участвующих в эксперименте.

К каким выводам пришли исследователи

В результате анализа данных эксперимента подтвердилась гипотеза, что освещение с различной цветовой температурой по-разному влияет на состояние работников в течение дня. Под нейтральным белым светом (4000 К, 300 лк) добровольцы стабильно испытывали подъем сил и желание работать, при этом мало ошибались. Наилучшие результаты в работе при таком освещении демонстрировались в первой половине дня. 

С холодным освещением всё не так однозначно. В первой половине дня работоспособность группы была на очень высоком уровне, увеличилось количество символов, которые добровольцы успевали напечатать, а процент ошибок оставался небольшим. Однако к концу дня показатели сильно ухудшались. Работа под холодным освещением оказалась продуктивной, но ресурсозатратной и выматывающей.

Теплое освещение, как выяснилось по итогам эксперимента, — самое непригодное для работы. Участники отмечали спад настроения и снижение активности, они больше ошибались и были менее продуктивными. Кроме того, после длительного воздействия теплого освещения некоторые добровольцы становились более раздражительными, сильнее уставали, жаловались на головные боли и проблемы со сном.

Наиболее интересных результатов удалось достичь при использовании динамического освещения — поочередной смены холодного и теплого освещения с разным световым потоком источника. Участники испытывали подъем сил и настроения, в течение всего дня продуктивно работали и редко ошибались. При этом максимум активности был достигнут в послеобеденное время, хотя в обычных условиях работоспособность в этой половине дня снижается. 

Что будет после эксперимента

Данные, собранные в процессе пилотажного исследования, в дальнейшем используют для обучения нейросети, на которой и построят систему адаптивного освещения. По задумке авторов, у каждого человека будет индивидуальный источник освещения. Управляемый нейросетью светильник станет подстраивать цветовую температуру и освещенность под текущее психоэмоциональное состояние пользователя и степень его усталости. Система учитывает и циркадные ритмы человека, его активность в разное время суток. Благодаря такому подходу, утверждают исследователи, можно повысить работоспособность сотрудников и их настроение на протяжении всего дня. 

«Система управления освещением — площадка для дальнейших экспериментов. Исследование Анастасии было первым, оно — старт для этого направления. Сейчас мы будем продолжать эксперименты для качественной работы самой системы и уточнения взаимосвязей между освещением и психоэмоциональным состоянием человека», — прокомментировала исследовательница Светлана Рослякова.

«В ближайший год упор в нашей работе будет сделан на беспроводное управление освещением для упрощения контроля над системой. Также для достижения энергоэффективности мы стремимся учитывать вклад и параметры естественного освещения в помещении», — поделилась планами на будущее автор проекта Анастасия Лаушкина.

Исследователи уверены, что адаптивная система освещения найдет применение не только в офисах и коворкингах, но и в учебных аудиториях, общественных, жилых — а в перспективе — и городских пространствах. При сравнительной простоте реализации система имеет все шансы выйти за пределы лаборатории и сделать нашу световую среду комфортнее и безопаснее. 

Текст подготовлен редакцией новостного портала совместно с Натальей Винокуровой, сотрудником Национального центра когнитивных разработок Университета ИТМО. Команда направления «Адаптивное освещение» готова к научным коллаборациям, необычным, сложным задачам и приглашает к сотрудничеству. Для участия в исследованиях пишите Светлане Росляковой.