Ανάλυση μεταβλητότητας καρδιακού ρυθμού για την αναγνώριση επιπέδων προσήλωσης χρήστη σε παιχνίδια σοβαρού σκοπού για την υγεία

Abstract

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία διερευνά τη σχέση μεταξύ της μεταβλητότητας του καρδιακού ρυθμού (ΜΚΡ) που καταγράφεται κατά την αλληλεπίδραση χρήστη με παιχνίδια σοβαρού σκοπού για την υγεία (ΠΣΣΥ), με τα επίπεδα προσήλωσής του στην παρέμβαση. Απώτερος στόχος της έρευνας αυτής ορίζεται η επιβλεπόμενη εκπαίδευση μοντέλων μηχανικής μάθησης με είσοδο χαρακτηριστικών που προκύπτουν από την καταγραφή ΜΚΡ για την πρόβλεψη των επιπέδων προσήλωσης χρήστη και την ενίσχυση της παρέμβασης που παρέχει το ΠΣΣΥ μέσω δυναμικής προσαρμογής του. Για τις ανάγκες της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας, αρχικά διενεργείται θεωρητική πλαισίωση και εισαγωγή στις βασικές έννοιες που αναφέρονται στην έρευνα, ενώ αξιοποιούνται δεδομένα αλληλεπίδρασης συμμετεχόντων με ΠΣΣΥ που ενισχύει τις διατροφικές γνώσεις του χρήστη. Πραγματοποιείται επεξεργασία και ανάλυση των δεδομένων που συλλέγονται από αισθητήρα καρδιακού παλμού αλλά και δεδομένων εκτίμησης προσήλωσης που επισημειώνουν οι συμμετέχοντες παρακολουθώντας καταγραφές της αλληλεπίδρασής τους με το ΠΣΣΥ. Στη συνέχεια τα δεδομένα εισάγονται σε ρηχά μοντέλα μηχανικής μάθησης, με σκοπό την κατάλληλη εκπαίδευση και την παραγωγή μετρικών, που υποδεικνύουν την ικανότητα των μοντέλων στην πρόβλεψη των επιπέδων προσήλωσής. Από την ανάλυση των αρχικών αποτελεσμάτων που εξάγονται, για την παρούσα έρευνα, κατά την εκπαίδευση των μοντέλων στο σύνολο των συμμετεχόντων με τη μεθοδολογία «leave-one-participant-out», προκύπτει πως τα μοντέλα μηχανικής μάθησης δεν αποκτούν ικανοποιητική ικανότητα πρόβλεψης. Για την περαιτέρω διερεύνηση εκπαιδεύονται τα ρηχά μοντέλα σε κάθε συμμετέχοντα και αναλύονται τα αποτελέσματα. Στη συνέχεια επαναλαμβάνεται η τεχνική «leave-one-participant-out» με επιλογή συμμετεχόντων στους οποίους τα μοντέλα επέδειξαν ικανότητα διάκρισης. Τέλος πραγματοποιείται σύγκριση ανάμεσα στα δύο σύνολα εκπαίδευσης και διερευνώνται ζητήματα που αφορούν την ποιότητα επισημείωσης των επιπέδων προσήλωσης. Η βελτίωση που παρατηρείται στην ικανότητα πρόβλεψης με το μειωμένο σύνολο εκπαίδευσης δίνει το έναυσμα σε περαιτέρω μελλοντική έρευνα για βελτίωση των καταγραφών των δεδομένων.