Sviluppi nel Monitoraggio Personalizzato dello Stress
Nuovo approccio utilizza tecnologia indossabile per valutazione dello stress in tempo reale.
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Il monitoraggio dello stress è importante per tenere traccia del benessere delle persone e trovare modi adatti per aiutarle a gestire la loro salute mentale e fisica. Tradizionalmente, le valutazioni dello stress si basano su sondaggi autoreferiti dove le persone indicano i loro livelli di stress. Tuttavia, nuove tecnologie indossabili e biosensori permettono sistemi più automatici e pratici per rilevare lo stress.
Molti sistemi esistenti che monitorano lo stress utilizzano un grande set di dati etichettati per addestrare i loro modelli di rilevamento. Questo funziona bene in teoria, ma in pratica, specialmente quando si tratta di differenze individuali, questi modelli spesso devono essere personalizzati per ogni persona. Quando si usa la personalizzazione, diventa necessario raccogliere dati individuali dagli utenti sul posto. La sfida è raccogliere questi dati minimizzando il fastidio per gli utenti e massimizzando la loro comprensione dei propri livelli di stress.
Questo documento discute un nuovo approccio per monitorare lo stress usando Sensori Indossabili in contesti quotidiani. I ricercatori propongono una strategia unica che può apprendere in modo adattivo dagli utenti in tempo reale, concentrandosi sui punti dati più importanti per ogni individuo per migliorare l'accuratezza del rilevamento dello stress. Sviluppano un sistema composto da sensori indossabili collegati a smartphone e un'elaborazione basata su cloud. Questa configurazione è in grado di raccogliere, analizzare e rispondere ai Dati fisiologici in modo efficiente e in tempo reale.
Importanza del Monitoraggio Personalizzato dello Stress
Monitorare i livelli di stress è cruciale per capire e migliorare il benessere. Le valutazioni tradizionali possono essere distorte, facendo molto affidamento su come le persone percepiscono il proprio stress. Poiché le persone interpretano e rispondono allo stress in modo diverso, c'è una forte necessità di sistemi che possano adattarsi alle caratteristiche uniche di ciascuno.
Con i progressi nei biosensori e nei dispositivi indossabili, c'è un'opportunità di raccogliere automaticamente dati fisiologici legati allo stress, consentendo un monitoraggio in tempo reale. Raccogliendo questi dati nel tempo, i sistemi possono imparare schemi individuali e fornire valutazioni accurate.
Sfide nei Contesti Quotidiani
Raccogliere dati pertinenti nella vita quotidiana presenta più sfide. Differenze nello stile di vita e nella fisiologia creano molta variabilità nei biosignali. Le persone potrebbero non rispondere costantemente alle valutazioni dello stress, specialmente se sono occupate o distratte durante le attività quotidiane. Raccogliere informazioni affidabili può essere complicato e c'è il rischio che le persone non rispondano sempre alle richieste di etichettatura dei dati.
L'aderenza degli utenti alle richieste di etichettatura è cruciale. Se le persone non rispondono a richieste frequenti, può portare a lacune nei dati e a una diminuzione della qualità dei modelli di rilevamento dello stress.
Soluzione Proposta
Per affrontare queste problematiche, i ricercatori si rivolgono a un metodo chiamato Apprendimento Attivo. Questo implica selezionare i campioni più rilevanti dai dati raccolti per minimizzare il tempo necessario per addestrare il modello, garantendo che i campioni scelti forniscano informazioni preziose. Questo documento introduce un approccio di apprendimento attivo che si concentra sull'ottimizzazione delle interazioni con gli utenti, assicurando che i dati giusti vengano raccolti nei momenti giusti.
I ricercatori hanno creato un sistema a strati che include sensori indossabili, uno smartphone per l'elaborazione dei dati e un server basato su cloud per l'analisi. Questa configurazione consente la raccolta continua di dati fisiologici, il monitoraggio dei livelli di stress e aggiornamenti in tempo reale del modello di apprendimento.
Configurazione Tecnica
Il sistema raccoglie dati utilizzando uno smartwatch dotato di sensori che misurano vari segnali fisiologici come la frequenza cardiaca e il movimento. Questi segnali vengono caricati su un'app per smartphone, che poi invia i dati al cloud per ulteriori elaborazioni. I dati raccolti vengono utilizzati per identificare i livelli di stress e raccogliere etichette dagli utenti in un modo che minimizza le interruzioni nelle loro routine quotidiane.
I ricercatori hanno progettato un processo che consente una raccolta frequente dei dati mantenendo l'efficienza della batteria. Lo smartwatch funziona per lunghi periodi, rendendolo pratico per l'uso quotidiano.
Dataset e Apprendimento Contestuale
I ricercatori hanno condotto uno studio coinvolgendo un gruppo di persone dove hanno raccolto dati estensivi su un arco di tempo significativo. Hanno raccolto informazioni sui segnali fisiologici e sui livelli di stress riportati dagli utenti, il che ha aiutato a costruire un dataset robusto. Questo dataset ha consentito una migliore modellazione e apprendimento dei modelli di stress individuali.
L'algoritmo di apprendimento attivo che hanno sviluppato è contestuale, il che significa che tiene conto di fattori come l'ora del giorno e l'attività recente dell'utente. Questo consente al sistema di prendere decisioni informate su quando richiedere etichette agli utenti. Il modello apprende quali situazioni portano a tassi di risposta più elevati, ottimizzando il tempismo e la natura delle richieste per le valutazioni dello stress.
Risultati e Performance
La strategia di apprendimento attivo proposta riduce significativamente il numero di query necessarie rispetto ai metodi tradizionali. Concentrandosi sui casi più rilevanti, il sistema può migliorare la sua accuratezza nel prevedere i livelli di stress minimizzando anche il carico sugli utenti.
I risultati dimostrano che questo approccio porta a una migliore comprensione della personalizzazione. Il feedback raccolto consente al modello di adattarsi nel tempo, perfezionando la sua accuratezza man mano che raccoglie più dati dagli utenti individuali.
Conclusione
In conclusione, l'integrazione della tecnologia indossabile con algoritmi di apprendimento intelligente offre una strada promettente per il monitoraggio personalizzato dello stress. Sfruttando i dati in tempo reale e adattandosi agli utenti individuali, il sistema proposto ha il potenziale di migliorare la nostra comprensione dello stress e migliorare il benessere generale.
Il metodo di apprendimento attivo contestuale può migliorare significativamente l'accuratezza del rilevamento dello stress considerando anche l'esperienza dell'utente. Con l'evoluzione di questa tecnologia, si aprono nuove possibilità per i sistemi di monitoraggio della salute che possono fornire feedback e supporto su misura per le persone nella loro vita quotidiana.
Lo studio dimostra che un rilevamento efficace dello stress si basa fortemente sulla personalizzazione e sul contesto, suggerendo che i sistemi futuri dovrebbero continuare a integrare dati specifici degli utenti per i migliori risultati.
Titolo: Active Reinforcement Learning for Personalized Stress Monitoring in Everyday Settings
Estratto: Most existing sensor-based monitoring frameworks presume that a large available labeled dataset is processed to train accurate detection models. However, in settings where personalization is necessary at deployment time to fine-tune the model, a person-specific dataset needs to be collected online by interacting with the users. Optimizing the collection of labels in such phase is instrumental to impose a tolerable burden on the users while maximizing personal improvement. In this paper, we consider a fine-grain stress detection problem based on wearable sensors targeting everyday settings, and propose a novel context-aware active learning strategy capable of jointly maximizing the meaningfulness of the signal samples we request the user to label and the response rate. We develop a multilayered sensor-edge-cloud platform to periodically capture physiological signals and process them in real-time, as well as to collect labels and retrain the detection model. We collect a large dataset and show that the context-aware active learning technique we propose achieves a desirable detection performance using 88\% and 32\% fewer queries from users compared to a randomized strategy and a traditional active learning strategy, respectively.
Autori: Ali Tazarv, Sina Labbaf, Amir Rahmani, Nikil Dutt, Marco Levorato
Ultimo aggiornamento: 2023-04-28 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2305.00111
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.00111
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
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