Leveraging Mobile Phone Sensors, Machine Learning, and Explainable Artificial Intelligence to Predict Imminent Same-Day Binge-drinking Events to Support Just-in-time Adaptive Interventions: Algorithm Development and Validation Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Digital just-in-time adaptive interventions can reduce binge-drinking events (BDEs; consuming ≥4 drinks for women and ≥5 drinks for men per occasion) in young adults but need to be optimized for timing and content. Delivering just-in-time support messages in the hours prior to BDEs could improve intervention impact. OBJECTIVE: We aimed to determine the feasibility of developing a machine learning (ML) model to accurately predict future, that is, same-day BDEs 1 to 6 hours prior BDEs, using smartphone sensor data and to identify the most informative phone sensor features associated with BDEs on weekends and weekdays to determine the key features that explain prediction model performance. METHODS: We collected phone sensor data from 75 young adults (aged 21 to 25 years; mean 22.4, SD 1.9 years) with risky drinking behavior who reported their drinking behavior over 14 weeks. The participants in this secondary analysis were enrolled in a clinical trial. We developed ML models testing different algorithms (eg, extreme gradient boosting [XGBoost] and decision tree) to predict same-day BDEs (vs low-risk drinking events and non-drinking periods) using smartphone sensor data (eg, accelerometer and GPS). We tested various "prediction distance" time windows (more proximal: 1 hour; distant: 6 hours) from drinking onset. We also tested various analysis time windows (ie, the amount of data to be analyzed), ranging from 1 to 12 hours prior to drinking onset, because this determines the amount of data that needs to be stored on the phone to compute the model. Explainable artificial intelligence was used to explore interactions among the most informative phone sensor features contributing to the prediction of BDEs. RESULTS: -score=0.95 and 0.94, respectively). This XGBoost model needed 12 and 9 hours of phone sensor data at 3- and 6-hour prediction distance from the onset of drinking on weekends and weekdays, respectively, prior to predicting same-day BDEs. The most informative phone sensor features for BDE prediction were time (eg, time of day) and GPS-derived features, such as the radius of gyration (an indicator of travel). Interactions among key features (eg, time of day and GPS-derived features) contributed to the prediction of same-day BDEs. CONCLUSIONS: We demonstrated the feasibility and potential use of smartphone sensor data and ML for accurately predicting imminent (same-day) BDEs in young adults. The prediction model provides "windows of opportunity," and with the adoption of explainable artificial intelligence, we identified "key contributing features" to trigger just-in-time adaptive intervention prior to the onset of BDEs, which has the potential to reduce the likelihood of BDEs in young adults. TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov NCT02918565; https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02918565.
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 | 0,005 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».