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Enregistrement W4367156856 · doi:10.2196/28848

A Fast and Minimal System to Identify Depression Using Smartphones: Explainable Machine Learning–Based Approach

2023· article· en· W4367156856 sur OpenAlexvenueno aff
Md. Sabbir Ahmed, Nova Ahmed

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2023
Typearticle
Langueen
DomainePsychology
ThématiqueDigital Mental Health Interventions
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceMachine learningArtificial intelligenceGradient boostingFeature selectionArtificial neural networkRandom forestBoosting (machine learning)Set (abstract data type)Feature (linguistics)Data mining

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Existing robust, pervasive device-based systems developed in recent years to detect depression require data collected over a long period and may not be effective in cases where early detection is crucial. Additionally, due to the requirement of running systems in the background for prolonged periods, existing systems can be resource inefficient. As a result, these systems can be infeasible in low-resource settings. OBJECTIVE: Our main objective was to develop a minimalistic system to identify depression using data retrieved in the fastest possible time. Another objective was to explain the machine learning (ML) models that were best for identifying depression. METHODS: We developed a fast tool that retrieves the past 7 days' app usage data in 1 second (mean 0.31, SD 1.10 seconds). A total of 100 students from Bangladesh participated in our study, and our tool collected their app usage data and responses to the Patient Health Questionnaire-9. To identify depressed and nondepressed students, we developed a diverse set of ML models: linear, tree-based, and neural network-based models. We selected important features using the stable approach, along with 3 main types of feature selection (FS) approaches: filter, wrapper, and embedded methods. We developed and validated the models using the nested cross-validation method. Additionally, we explained the best ML models through the Shapley additive explanations (SHAP) method. RESULTS: Leveraging only the app usage data retrieved in 1 second, our light gradient boosting machine model used the important features selected by the stable FS approach and correctly identified 82.4% (n=42) of depressed students (precision=75%, F1-score=78.5%). Moreover, after comprehensive exploration, we presented a parsimonious stacking model where around 5 features selected by the all-relevant FS approach Boruta were used in each iteration of validation and showed a maximum precision of 77.4% (balanced accuracy=77.9%). Feature importance analysis suggested app usage behavioral markers containing diurnal usage patterns as being more important than aggregated data-based markers. In addition, a SHAP analysis of our best models presented behavioral markers that were related to depression. For instance, students who were not depressed spent more time on education apps on weekdays, whereas those who were depressed used a higher number of photo and video apps and also had a higher deviation in using photo and video apps over the morning, afternoon, evening, and night time periods of the weekend. CONCLUSIONS: Due to our system's fast and minimalistic nature, it may make a worthwhile contribution to identifying depression in underdeveloped and developing regions. In addition, our detailed discussion about the implication of our findings can facilitate the development of less resource-intensive systems to better understand students who are depressed and take steps for intervention.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,146
Tête enseignante GPT0,506
Écart entre enseignants0,360 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations17
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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