Improved Digital Therapy for Developmental Pediatrics Using Domain-Specific Artificial Intelligence: Machine Learning Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Automated emotion classification could aid those who struggle to recognize emotions, including children with developmental behavioral conditions such as autism. However, most computer vision emotion recognition models are trained on adult emotion and therefore underperform when applied to child faces. OBJECTIVE: We designed a strategy to gamify the collection and labeling of child emotion-enriched images to boost the performance of automatic child emotion recognition models to a level closer to what will be needed for digital health care approaches. METHODS: We leveraged our prototype therapeutic smartphone game, GuessWhat, which was designed in large part for children with developmental and behavioral conditions, to gamify the secure collection of video data of children expressing a variety of emotions prompted by the game. Independently, we created a secure web interface to gamify the human labeling effort, called HollywoodSquares, tailored for use by any qualified labeler. We gathered and labeled 2155 videos, 39,968 emotion frames, and 106,001 labels on all images. With this drastically expanded pediatric emotion-centric database (>30 times larger than existing public pediatric emotion data sets), we trained a convolutional neural network (CNN) computer vision classifier of happy, sad, surprised, fearful, angry, disgust, and neutral expressions evoked by children. RESULTS: The classifier achieved a 66.9% balanced accuracy and 67.4% F1-score on the entirety of the Child Affective Facial Expression (CAFE) as well as a 79.1% balanced accuracy and 78% F1-score on CAFE Subset A, a subset containing at least 60% human agreement on emotions labels. This performance is at least 10% higher than all previously developed classifiers evaluated against CAFE, the best of which reached a 56% balanced accuracy even when combining "anger" and "disgust" into a single class. CONCLUSIONS: This work validates that mobile games designed for pediatric therapies can generate high volumes of domain-relevant data sets to train state-of-the-art classifiers to perform tasks helpful to precision health efforts.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».