Maschinenbasierter Algorithmus für mehr körperliche Aktivität und nachhaltiges Benutzerengagement

Das Forschungsteam wird mit Telus Health und der Sprout-App (iOS- und Android-Versionen) zusammenarbeiten, die darauf ausgelegt ist, die körperliche Aktivität zu steigern, indem sie es den Teilnehmern ermöglicht, ihre täglichen Schrittzahlen zu verfolgen und sie aktiv mit ihren täglichen Zielen zu vergleichen. Nach dem Herunterladen von Sprout können Benutzer die App öffnen und durch die Landing- und Homepage navigieren. Auf der Startseite werden die Anzahl der an diesem Tag absolvierten Schritte und das tägliche Schrittziel des Benutzers angezeigt. Teilnehmer können oben auf der Startseite auf zwei Symbole klicken. Wenn die Benutzer auf das linke Symbol klicken, wird die Verlaufsseite angezeigt. Auf der Verlaufsseite können Teilnehmer ihre Leistung in der letzten Woche verfolgen, indem sie ihre täglichen Schritte und täglichen Ziele in einem farbcodierten Balkendiagramm anzeigen. Der grüne Balken zeigt an, dass das Schrittziel am entsprechenden Tag erreicht wurde, und der rote Balken zeigt an, dass das Schrittziel am entsprechenden Tag nicht erreicht wurde. Der eingebaute Gesundheitschip in den iPhone- und Android-Geräten erfasst die Schrittdaten, und die Genauigkeit der vom iPhone- und Android-Gesundheitschip erfassten Schrittzahlen wurde in einer Reihe von Studien validiert und weist eine vergleichbare Genauigkeit wie ein ActiGraph auf. Die Sprout-App speichert die Schritt- und Zieldaten zunächst lokal auf dem Telefon und synchronisiert sich dann alle 10 Minuten mit dem Server, wenn das Telefon aktiv ist. Die Push-Benachrichtigung für die App ist ebenfalls aktiviert (sofern vom Benutzer aktiviert) und es wird die Standard-iOS- und Android-Push-Benachrichtigung verwendet. Die Push-Benachrichtigung ist auf der Zielseite und auf der Registerkarte „Letzte Benachrichtigungen“ auf dem Telefon sichtbar.

Berechtigte Teilnehmer beginnen nach dem Herunterladen der App mit einer einwöchigen Einlaufphase. Der Zweck der Einlaufphase besteht darin, grundlegende tägliche Schritte zu sammeln und zu beurteilen, ob der Teilnehmer in der Lage ist, die Anforderungen zu erfüllen, die für die regelmäßige Nutzung der Sprout-App erforderlich sind. Während der Einlaufphase erhalten alle Teilnehmer der Kontroll- und Interventionsgruppe identische tägliche Schrittziele für Tag 1 bis Tag 7, nämlich 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500 bzw. 6000 Schritte. Der Algorithmus für maschinelles Lernen wird während der Einlaufphase nicht zur Berechnung der Schrittziele für Teilnehmer der Interventionsgruppe verwendet. In der Einlaufphase werden dynamisch steigende Schrittziele verwendet, um die Teilnehmer zur regelmäßigen Nutzung der App zu motivieren. Darüber hinaus erhalten alle Teilnehmer um 8 Uhr morgens eine Push-Benachrichtigung mit dem Schrittziel des Tages. Wenn der Teilnehmer das Ziel vor 20 Uhr erreicht, wird eine weitere Push-Benachrichtigung gesendet, um dem Teilnehmer zum Erreichen seines Schrittziels für den Tag zu gratulieren . Die identischen Ziele zwischen den beiden Gruppen während der Einlaufphase werden verwendet, um ein Referenzniveau der anfänglichen körperlichen Aktivität festzulegen, das in den statistischen Analysen verwendet wird, um den Unterschied in den täglichen Schritten zwischen der Einlaufphase und 12 Wochen für die beiden zu vergleichen Gruppen. Die während der Einlaufphase gesammelten Daten werden vom Algorithmus für maschinelles Lernen verwendet, um Schrittziele für die Interventionsphase zu berechnen. Dies ist ein gültiger Ansatz, da Run-in-Daten Aufschluss über die Präferenzen verschiedener Teilnehmer geben. Alle Teilnehmer werden in eine von zwei Gruppen eingeteilt. Die Zuordnung der App-Nutzer zu Gruppen wird nach der Einlaufphase von Telus Health umgesetzt. Nach der einwöchigen Einlaufphase erhalten die Teilnehmer der Kontrollgruppe über die Sprout-App konstante tägliche Schrittziele, die auf 10.000 Schritte pro Tag festgelegt wurden. Die Teilnehmer erhalten jeden Tag um 8:00 Uhr eine Push-Benachrichtigung mit dem Schrittziel des Tages (10.000 Schritte). Wenn der Teilnehmer das Ziel vor 20:00 Uhr erreicht, wird eine weitere Push-Benachrichtigung gesendet, um dem Teilnehmer zum Erreichen zu gratulieren ihr Schrittziel (von 10.000 Schritten) für den Tag.

Nach der einwöchigen Einlaufphase erhalten die Teilnehmer der Interventionsgruppe über die Sprout-App adaptiv personalisierte Schrittziele. Die täglichen Schrittziele werden mithilfe von maschinellem Lernen anhand der gesamten Historie (vergangene Schritte und Ziele) des Benutzers berechnet. Maschinelles Lernen wird jeden Tag angewendet, um die Varianz bei zukünftigen Schritten und Zielen zu reduzieren. Die Teilnehmer erhalten jeden Tag um 8:00 Uhr eine Push-Benachrichtigung mit dem heutigen Schrittziel. Wenn der Teilnehmer das Ziel vor 20:00 Uhr erreicht, wird eine weitere Push-Benachrichtigung gesendet, um dem Teilnehmer zum Erreichen seines Schrittziels zu gratulieren Tag. Durch maschinelles Lernen werden personalisierte Schrittziele adaptiv berechnet, die auf der Grundlage aller vergangenen Schrittdaten und Ziele jedes Teilnehmers die zukünftige körperliche Aktivität jedes Teilnehmers maximieren sollen. Maschinelles Lernen wird bei jedem Teilnehmer individuell angewendet und besteht aus zwei Hauptschritten. Der erste Schritt besteht darin, alle Daten des Teilnehmers zu verwenden, um ein quantitatives Modell zu erstellen, das vorhersagt, wie viele Schritte der Teilnehmer in der Zukunft unternehmen wird, wenn vorgegebene Schrittziele vorgegeben sind. Ein wichtiger Aspekt des Modells ist eine Komponente, die beschreibt, wie Das Erreichen von Zielen in der Gegenwart kann die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Ziele in der Zukunft zu erreichen. Der zweite Schritt besteht darin, mithilfe dieses quantitativen Modells eine Folge von Schrittzielen auszuwählen, die die prognostizierte zukünftige Anzahl von Schritten maximiert. Um den Prozess der Aktualisierung von Schrittzielen adaptiv zu gestalten, wird jeden Tag maschinelles Lernen angewendet (unter Verwendung aller früheren Daten der Benutzer), um Schrittziele für den kommenden Tag zu generieren. Darüber hinaus sind die durch maschinelles Lernen berechneten Schrittziele für den kommenden Tag nicht konstant, sondern steigen oder fallen basierend auf der Modellvorhersage. Die Sprout-App verfolgt automatisch jeden Tag die Schrittzahlen der Teilnehmer und liefert Ziele, unabhängig von ihrem Engagement innerhalb der App während des 12-wöchigen Studienzeitraums. Da die Daten retrospektiv analysiert werden, wird den Teilnehmern kein „Studienende“-Brief zugesandt. Bei der Anmeldung zu den Studienverfahren gaben jedoch alle Nutzer eine schriftliche Einverständniserklärung zur Erhebung und Analyse ihrer Daten ab.