A machine learning approach to boredom detection in smartphones

Abstract

Desde tempos antigos que o ser humano tenta combater sentimentos negativos, como a tristeza e a solidão. Uma outra emoção que sempre perturbou a humanidade é o aborrecimento. Desta causa nascem vários tipos de arte e também diversos desportos, sendo que estes continuam a ser observados e/ou praticados até hoje. Nos dias de hoje, dado o facto que os smartphones se tornaram dispositivos utilizados a nível global, faz com que as pessoas sejam submetidas a cada vez mais estímulos. Assim sendo, quando as mesmas não estão ocupadas, sentem a necessidade de fazer algo que mantenha o seu cérebro activo. Por esta razão, detectar aborrecimento quando se usa um smartphone, abre caminho para melhorar os índices de sucesso dos sinais de estímulo, com um sistema menos intrusivo e mais inteligente. Numa fase inicial, este trabalho de investigação focou-se na recolha de dados. Desenvolveu-se uma aplicação inicial, para cumprir este objectivo. O principal propósito desta aplicação protótipo é a recolha da gama de valores dos sensores físicos e virtuais de um dispositivo móvel, e dados que possam ilustrar o comportamento digital durante o seu uso. Posteriormente à construção do conjunto de dados, foi realizado uma série de técnicas e processos relacionados com Machine Learning para eleger o melhor modelo possível. Por fim, a última etapa foi a elaboração da aplicação final, já com o modelo ideal incorporado, que é capaz de indicar quando o utilizador de um smartphone está aborrecido, com base nos valores indicados pelos sensores e pelo estado do próprio dispositivo móvel. O modelo incorporado trata-se de uma Rede Neuronal Artificial que tem a capacidade de prever o nível de aborrecimento da pessoa que está a interagir com o telemóvel. Este modelo consegue prever o sentimento em causa com uma precisão de 70%.

Since ancient times, mankind has been trying to combat negative feelings such as sadness and loneliness. Another emotion that has always disturbed humanity is boredom. This cause is probably the major factor that led to the birth of various types of art and sports, and that has led to the continuity of its practice and observation over the centuries. Today, given the fact that smartphones have become globally used devices, people are increasingly subjected to stimuli. So when they are not busy, they feel the need to do something that keeps their brain active. For this reason, detecting boredom when using a smartphone paves the way for improving the success rates of stimuli signals, with a less intrusive, and more intelligent system. At an early stage, this research work focused on data collection. An initial application was developed, to fulfil this objective. The most relevant purpose of this prototype application is to collect the range of values of the physical and virtual sensors of a mobile device, and data that can illustrate the digital behaviour during its use. Following the construction of the dataset, a series of techniques and processes related to Machine Learning was performed, to choose the best possible model. Finally, the last step was the elaboration of the final application, already with the ideal model incorporated, which can indicate when the smartphone user is bored, based on the values of the sensors and the state of the mobile device itself. The built-in model is an Artificial Neural Network that can predict the level of the boredom of the person interacting with the mobile phone. This model can predict the feeling in question with an accuracy of 70%.