Post on 27-Sep-2020
Domain-Driven Personalization of Personal Informatics and Intervention Technologies
Elizabeth Murnane!elm236@cornell.edu!
Information Science, Cornell University!!!!!
UbiComp 2015 Doctoral School September 7, 2015
Big Picture
Personal)Informa-cs)&)Interven-on:))Collec-on,)Reflec-on,)Persuasion
• Personal)Informa-cs)(PI))(Li)et)al.,)2010))
• Persuasive)Design)(e.g.,)Fogg,)2002))
• Advantages:)access,)integra-on,)administra-on
• Personal)Informa-cs)(PI))(Li)et)al.,)2010))
• Persuasive)Design)(e.g.,)Fogg,)2002))
• Advantages:)access,)integra-on,)administra-on
Personal)Informa-cs)&)Interven-on:))Collec-on,)Reflec-on,)Persuasion
• Personal)Informa-cs)(PI))(Li)et)al.,)2010))
• Persuasive)Design)(e.g.,)Fogg,)2002))
• Advantages:)access,)integra-on,)administra-on
Personal)Informa-cs)&)Interven-on:))Collec-on,)Reflec-on,)Persuasion
• Personal)Informa-cs)(PI))(Li)et)al.,)2010))
• Persuasive)Design)(e.g.,)Fogg,)2002))
• Advantages:)access,)integra-on,)administra-on
Personal)Informa-cs)&)Interven-on:))Collec-on,)Reflec-on,)Persuasion
Personal)Informa-cs)&)Interven-on:))Collec-on,)Reflec-on,)Persuasion
The Value of Personalizing
Personaliza-on
• “A)process)that)changes)the)func-onality,)interface,)informa-on)content)or)dis-nc-veness)of)a)system)to)increase)its)personal)relevance)to)an)individual”)(Blom,)2000))
• Important)to)behaviorNchange)(Berkovsky,)2012;)Endler)&)Parker,)1992;)Nov)et)al.,)2013)
Personaliza-on
• “A)process)that)changes)the)func-onality,)interface,)informa-on)content)or)dis-nc-veness)of)a)system)to)increase)its)personal)relevance)to)an)individual”)(Blom,)2000))
• Important)to)behaviorNchange)(Berkovsky,)2012;)Endler)&)Parker,)1992;)Nov)et)al.,)2013)
UserNDriven))))))))))Personaliza-on
• SelfNreport)
• Burdensome,)infeasible,)and)unreliable)(Connelly)et)al.,)2006;)Bentley)et)al.,)2013;)Goodwin)&)Jamison,)2007;)Dorrian)et)al.,)2003))
• Customiza-on)
• Choices)can)be)formulaic)and)insufficient)or)overwhelming)and)demo-va-ng))))))))))))))(Iyengar)&)Lepper,)2000)
• SelfNreport)
‣ Burdensome,)infeasible,)and)unreliable)(Connelly)et)al.,)2006;)Bentley)et)al.,)2013;)Goodwin)&)Jamison,)2007;)Dorrian)et)al.,)2003))
• Customiza-on)
• Choices)can)be)formulaic)and)insufficient)or)overwhelming)and)demo-va-ng))))))))))))))(Iyengar)&)Lepper,)2000)
UserNDriven))))))))))Personaliza-on
‣ SelfNreport)
‣ Burdensome,)infeasible,)and)unreliable)(Connelly)et)al.,)2006;)Bentley)et)al.,)2013;)Goodwin)&)Jamison,)2007;)Dorrian)et)al.,)2003))
‣ Customiza-on)
‣ Choices)can)be)formulaic)and)insufficient)or)overwhelming)and)demo-va-ng))))))))))))))(Iyengar)&)Lepper,)2000)
UserNDriven))))))))))Personaliza-on
• SelfNreport)
‣ Burdensome,)infeasible,)and)unreliable)(Connelly)et)al.,)2006;)Bentley)et)al.,)2013;)Goodwin)&)Jamison,)2007;)Dorrian)et)al.,)2003))
• Customiza-on)
• Choices)can)be)formulaic)and)insufficient)or)overwhelming)and)demo-va-ng))))))))))))))(Iyengar)&)Lepper,)2000)
UserNDriven))))))))))Personaliza-on
• SelfNreport)
‣ Burdensome,)infeasible,)and)unreliable)(Connelly)et)al.,)2006;)Bentley)et)al.,)2013;)Goodwin)&)Jamison,)2007;)Dorrian)et)al.,)2003))
• Customiza-on)
‣ Choices)can)be)formulaic)and)insufficient)or)overwhelming)and)demo-va-ng)(Iyengar)&)Lepper,)2000)
UserNDriven))))))))))Personaliza-on
• SelfNreport)
‣ Burdensome,)infeasible,)and)unreliable)(Connelly)et)al.,)2006;)Bentley)et)al.,)2013;)Goodwin)&)Jamison,)2007;)Dorrian)et)al.,)2003))
• Customiza-on)
‣ Choices)can)be)formulaic)and)insufficient)or)overwhelming)and)demo-va-ng)(Iyengar)&)Lepper,)2000)
UserNDriven))))))))))Personaliza-on
SystemNDriven))))))))))Personaliza-on
• Technology)ownership)and)usage)at)allN-me)highs)(Duggan)&)Smith,)2014))
!
• SensorNloaded)personal)devices)(phones,)wearables))
• e.g.,)GPS,)accelerometer,)compass,)gyroscope,)light)detec-on,)proximity)detec-on,)dual)microphones,)dual)cameras,)etc…)(Lane)et)al.,)2010)
SystemNDriven))))))))))Personaliza-on
• Technology)ownership)and)usage)at)allN-me)highs)(Duggan)&)Smith,)2014))
!
• SensorNloaded)personal)devices)(phones,)wearables))
‣ e.g.,)GPS,)accelerometer,)compass,)gyroscope,)light)detec-on,)proximity)detec-on,)dual)microphones,)dual)cameras,)etc…)(Lane)et)al.,)2010)
SystemNDriven))))))))))Personaliza-on
Personalized)Behavioral)Coaching)Technology
Personalized)Behavioral)Coaching)Technology
• Health)Mashups)(Tollmar,)2012;)Bentley)et)al.,)2013))
• BeWell)(Lane)et)al.,)2011;)Lin)et)al.,)2012))
• MyBehavior)(Rabbi)et)al.,)2015))
• MoodScope)(LiKamWa)et)al.,)2013)
Personalized)Behavioral)Coaching)Technology
• Health)Mashups)(Tollmar,)2012;)Bentley)et)al.,)2013))
• BeWell)(Lane)et)al.,)2011;)Lin)et)al.,)2012))
• MyBehavior)(Rabbi)et)al.,)2015))
• MoodScope)(LiKamWa)et)al.,)2013)
What’s)Missing?
What’s)Missing?
• DataNdriven,)based)on)intui-on,)trial)and)error))))))))(Nov)&)Arazy,)2013))
Exhaus-ve)approaches)are)computa-onally)infeasible)(Lane)et)al.,)2010;)Wang)et)al.,)2009))
(Mis)interpre-ng)observa-ons
What’s)Missing?
• DataNdriven,)based)on)intui-on,)trial)and)error))))))))))))))(Nov)&)Arazy,)2013))
• Exhaus-ve)approaches)can)be)computa-onally)infeasible)(Lane)et)al.,)2010;)Wang)et)al.,)2009))
(Mis)interpre-ng)observa-ons
What’s)Missing?
• DataNdriven,)based)on)intui-on,)trial)and)error)))))))))))))))(Nov)&)Arazy,)2013))
• Exhaus-ve)approaches)can)be)computa-onally)infeasible)(Lane)et)al.,)2010;)Wang)et)al.,)2009))
• (Mis)interpre-ng)observa-ons
Theory-Driven Design
Theory
• Can)inform)system)design)and)evalua-on))))))))))))))))(Hekler)et)al.,)2013))
• Theore-callyNinformed)interven-ons)more)successful)(Michie,)2008)
Theory
• Can)inform)system)design)and)evalua-on))))))))))))))))(Hekler)et)al.,)2013))
• Theore-callyNinformed)interven-ons)more)successful)(Michie,)2008)
TheoryNInformed))Behavioral)Coaching)Technology
• UbiFit)(Consolvo)2008N2009)
TheoryNInformed))Behavioral)Coaching)Technology
• UbiFit)(Consolvo)2008N2009)
What’s)Missing?
What’s)Missing?
• Most)systems)do)not)incorporate)theory))))))))))))))))))))))))(Abroms)et)al.,)2011;)Hekler)et)al.,)2013)))
• At)least)not)rigorously)(Orji,)2013)))
‣ Details)ambiguous,)generically)imported,)“theory)fishing”)
• Need)theory)and)personaliza-on
What’s)Missing?
• Most)systems)do)not)incorporate)theory))))))))))))))))))))))))(Abroms)et)al.,)2011;)Hekler)et)al.,)2013)))
• At)least)not)rigorously)(Orji,)2013)))
‣ Details)ambiguous,)generically)imported,)“theory)fishing”)
• Need)theory)and)personaliza-on
What’s)Missing?
• Most)systems)do)not)incorporate)theory))))))))))))))))))))))))(Abroms)et)al.,)2011;)Hekler)et)al.,)2013)))
• At)least)not)rigorously)(Orji,)2013)))
‣ Details)ambiguous,)generically)imported,)“theory)fishing”)
• Need)theory)and)personaliza-on
Bridging the Gaps
Case)Studies
• Inquiry:)Interroga-ng)domainNknowledge)to)iden-fy)meaningful)constructs)and)phenomenon)
• Modeling:)Discovering)technologyNmediated)manifesta-ons)
• Guidelines:)Delivering)domainNaware)design)implica-ons
Case)Studies
• CircadianNAware)Technology)
• Bipolar)Disorder)
• Smoking)Cessa-on)
• SelfNEfficacy
Case)Studies
• Circadian)Aware-Technology-
• Bipolar)Disorder)
• Smoking)Cessa-on)
• SelfNEfficacy
Case)Studies
• CircadianNAware)Technology)
• Bipolar-Disorder-
• Smoking)Cessa-on)
• SelfNEfficacy
Circadian-Aware Technology
Mo-va-on
• Sleep)disorder)epidemic)(80%))of)US)
• Technology)for)tracking)sleep,)promo-ng)sleep)“hygiene”)
• Generic)approaches)to)sleep)sensing)and)interven-on)
• “End)caffeine)consump-on)8N14)hours)before)bed-me”
Mo-va-on
• Sleep)disorder)epidemic)(80%))of)US)
• Technology)for)tracking)sleep,)promo-ng)sleep)“hygiene”)
• Generic)approaches)to)sleep)sensing)and)interven-on)
• “End)caffeine)consump-on)8N14)hours)before)bed-me”
Mo-va-on
• Sleep)disorder)epidemic)(80%))of)US)
• Technology)for)tracking)sleep,)promo-ng)sleep)“hygiene”)
• Generic)approaches)
• “End)caffeine)consump-on)8N14)hours)before)bed-me”
Mo-va-on
• Sleep)disorder)epidemic)(80%))of)US)
• Technology)for)tracking)sleep,)promo-ng)sleep)“hygiene”)
• Generic)approaches)
‣ “End)caffeine)consump-on)8N14)hours)before)bed-me”
• Inferring)sleep)events)
‣Onset,)dura-on,)waking)
!
•Detec-ng)circadian)disrup-on)
‣Social)jet)lag,)sleep)iner-a)
!
•Measuring)circadian)neurobehavioral)func-ons)
‣Alertness,)cogni-on,)mood
ChronobiologyNInformed))))))))))))))))))))))Social)&)Mobile)Sensing
8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5
Overall
Phone Calls
Text Messages
Social Media Apps
Facebook Posts
14
7am pm 12am
12
10
8
4
6
2
Mea
n #
per d
ay
• Inferring)sleep)events)
‣Onset,)dura-on,)waking)
!
•Detec-ng)circadian)disrup-on)
‣Social)jet)lag,)sleep)iner-a)
!
•Measuring)circadian)neurobehavioral)func-ons)
‣Alertness,)cogni-on,)mood
8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5
Overall
Phone Calls
Text Messages
Social Media Apps
Facebook Posts
14
7am pm 12am
12
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Chronotype (MSF)So
cial
Jet L
ag (m
inut
es)
8070605040302010
3:00-4:00am 4:00-5:00 5:00-6:00 6:00-7:00
ChronobiologyNInformed))))))))))))))))))))))Social)&)Mobile)Sensing
• Inferring)sleep)events)
‣Onset,)dura-on,)waking)
!
•Detec-ng)circadian)disrup-on)
‣Social)jet)lag,)sleep)iner-a)
!
•Measuring)circadian)neurobehavioral)func-ons)
‣Alertness,)cogni-on,)mood
8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5
Overall
Phone Calls
Text Messages
Social Media Apps
Facebook Posts
14
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8070605040302010
3:00-4:00am 4:00-5:00 5:00-6:00 6:00-7:00
100
-100
-80-60-40-20
020
406080
Earl
y-La
te U
sage
Cha
nge
(%)
Morning(6AM-12PM)
Afternoon(12PM-6PM)
Evening(6PM-12AM)
Night(12AM-6AM)
EntertainmentProductivity
ChronobiologyNInformed))))))))))))))))))))))Social)&)Mobile)Sensing
•Inferring)sleep)events)
‣Onset,)dura-on,)waking)
!
•Detec-ng)circadian)disrup-on)
‣Social)jet)lag,)sleep)iner-a)
!
•Measuring)circadian)neurobehavioral)func-ons)
‣Alertness,)cogni-on,)mood
Bipolar Disorder
Mo-va-on
• Bipolar)one)of)10)most)debilita-ng)illnesses)worldwide)
• Dras-c)mood)swings)between)mania)and)depression)
• Requires)personalized)support)—)even)at)level)of))))intra)individual)variability)
Mo-va-on
• Bipolar)one)of)10)most)debilita-ng)illnesses)worldwide)
• Dras-c)mood)swings)between)mania)and)depression)
• Requires)personalized)support)—)even)at)level)of))))intra)individual)variability)
Mo-va-on
• Bipolar)one)of)10)most)debilita-ng)illnesses)worldwide)
• Dras-c)mood)swings)between)mania)and)depression)
‣ Requires)personalized)support)—)even)at)level)of))))intra)individual)variability)
• TechnologyNbased)monitoring
Mo-va-on
• Bipolar)one)of)10)most)debilita-ng)illnesses)worldwide)
• Dras-c)mood)swings)between)mania)and)depression)
‣ Requires)personalized)support)—)even)at)level)of))))intra)individual)variability)
• TechnologyNbased)monitoring
When)Domain)Knowledge)))))))))is)Lacking
When)Domain)Knowledge)))))))))is)Lacking
• Transla-ng)exis-ng)research)into)new)theories
When)Domain)Knowledge)))))))))is)Lacking
• Transla-ng)exis-ng)research)into)new)theories
• Original)research)to)discover)techNmediated)warning)signs)and)symptom)manifesta-ons
Smoking Cessation
• DomainNSpanning)Frameworks)
‣ E.g.,)Transtheore-cal)Model,)Goal)Sepng)Theory
DomainNSpecific)—>)Spanning
• DomainNSpanning)Frameworks)
‣ E.g.,)Transtheore-cal)Model,)Goal)Sepng)Theory
DomainNSpecific)—>)Spanning
• Construc-ng)theory)driven)features)from)social)media)data))
• Dis-nguish)users)who)abstain)vs.)relapse)
• Theore-callyNinformed)categoriza-on)of)cessa-on)mo-ves)and)strategies
Modeling)Smoking)Cessa-on
• Construc-ng)theory)driven)features)from)social)media)data))
• Dis-nguish)users)who)abstain)vs.)relapse)
• Theore-callyNinformed)categoriza-on)of))))))))))))))))))cessa-on)mo-ves)and)strategies
Modeling)Smoking)Cessa-on
Self-Efficacy
• Detec-ng)domainNper-nent)psychological)traits)from)text)traces)
• Outperforms)dataNdriven)approaches)
• DomainNdriven)advantages)
‣ Facilitates)feature)construc-on)
‣ Reduces)computa-onal)costs)
‣ Facilitates)interpreta-on)of)results
DomainNdriven)vs.)DataNdriven
• Detec-ng)domainNper-nent)psychological)traits)from)text)traces)
• Outperforms)dataNdriven)approaches)
• DomainNdriven)advantages)
‣ Facilitates)feature)construc-on)
‣ Reduces)computa-onal)costs)
‣ Facilitates)interpreta-on)of)results
DomainNdriven)vs.)DataNdriven
• Detec-ng)domainNper-nent)psychological)traits)from)text)traces)
• Outperforms)dataNdriven)approaches)
• DomainNdriven)advantages)
‣ Facilitates)feature)construc-on)
‣ Reduces)computa-onal)costs)
‣ Facilitates)interpreta-on)of)results
DomainNdriven)vs.)DataNdriven
(My) Big Picture
Personalized)Personal)Informa-cs)&)Interven-on)(PPII)
Personalized)Personal)Informa-cs)&)Interven-on)(PPII)
Tailored)interven-on)that)complements)idiosyncra-c,)
domainNrelevant)characteris-cs
Personalized)Personal)Informa-cs)&)Interven-on)(PPII)
Tailored)interven-on)that)complements)idiosyncra-c,)
domainNrelevant)characteris-cs
Computa-onally)lightweight)profiling)and)personaliza-on
Personalized)Personal)Informa-cs)&)Interven-on)(PPII)
Tailored)interven-on)that)complements)idiosyncra-c,)
domainNrelevant)characteris-cs
Theore-cal)grounding
Computa-onally)lightweight)profiling)and)personaliza-on
Personalized)Personal)Informa-cs)&)Interven-on)(PPII)
Tailored)interven-on)that)complements)idiosyncra-c,)
domainNrelevant)characteris-cs
Theore-cal)grounding
Computa-onally)lightweight)profiling)and)personaliza-on
Personalized)Personal)Informa-cs)&)Interven-on)(PPII)
Theore-cal)grounding
Tailored)interven-on)that)complements)idiosyncra-c,)
domainNrelevant)characteris-cs
Computa-onally)lightweight)profiling)and)personaliza-on
Personalized)Personal)Informa-cs)&)Interven-on)(PPII)
DOMAIN33
INQUIRY
DOMAIN)DRIVEN3
MODELING
DOMAIN)AWARE3
DESIGN
Thank)you!
DOMAIN33
INQUIRY
DOMAIN)DRIVEN3
MODELING
DOMAIN)AWARE3
DESIGN
Ques-ons)and)feedback)welcome):))Elizabeth3Murnane3
elm236@cornell.edu