Reachable but not receptive: enhancing smartphone interruptibility prediction by modelling the extent of user engagement with notifications

Smartphone notifications frequently interrupt our daily lives, often at inopportune moments. We propose the decision-on-information-gain model, which extends the existing data collection convention to capture a range of interruptibility behaviour implicitly. Through a six-month in-the-wild study of 11,346 notifications, we find that this approach captures up to 125% more interruptibility cases. Secondly, we find different correlating contextual features for different behaviour using the approach and find that predictive models can be built with >80% precision for most users. However we note discrepancies in performance across labelling, training, and evaluation methods, creating design considerations for future systems

Exploring the State-of-Receptivity for mHealth Interventions

Recent advancements in sensing techniques for mHealth applications have led to successful development and deployments of several mHealth intervention designs, including Just-In-Time Adaptive Interventions (JITAI). JITAIs show great potential because they aim to provide the right type and amount of support, at the right time. Timing the delivery of a JITAI such as the user is receptive and available to engage with the intervention is crucial for a JITAI to succeed. Although previous research has extensively explored the role of context in users’ responsiveness towards generic phone notiications, it has not been thoroughly explored for actual mHealth interventions. In this work, we explore the factors afecting users’ receptivity towards JITAIs. To this end, we conducted a study with 189 participants, over a period of 6 weeks, where participants received interventions to improve their physical activity levels. The interventions were delivered by a chatbot-based digital coach ś Ally ś which was available on Android and iOS platforms. We deine several metrics to gauge receptivity towards the interventions, and found that (1) several participant-speciic characteristics (age, personality, and device type) show signiicant associations with the overall participant receptivity over the course of the study, and that (2) several contextual factors (day/time, phone battery, phone interaction, physical activity, and location), show signiicant associations with the participant receptivity, in-the-moment. Further, we explore the relationship between the efectiveness of the intervention and receptivity towards those interventions; based on our analyses, we speculate that being receptive to interventions helped participants achieve physical activity goals, which in turn motivated participants to be more receptive to future interventions. Finally, we build machine-learning models to detect receptivity, with up to a 77% increase in F1 score over a biased random classiier

Towards Active Learning Interfaces for Multi-Inhabitant Activity Recognition

Semi-supervised approaches for activity recognition are a promising way to address the labeled data scarcity problem. Those methods only require a small training set in order to be initialized, and the model is continuously updated and improved over time. Among the several solutions existing in the literature, active learning is emerging as an effective technique to significantly boost the recognition rate: when the model is uncertain about the current activity performed by the user, the system asks her to provide the ground truth. This feedback is then used to update the recognition model. While active learning has been mostly proposed in single-inhabitant settings, several questions arise when such a system has to be implemented in a realistic environment with multiple users. Who to ask a feedback when the system is uncertain about a collaborative activity? In this paper, we investigate this and more questions on this topic, proposing a preliminary study of the requirements of an active learning interface for multi-inhabitant settings. In particular, we formalize the problem and we describe the solutions adopted in our system prototype

Interruptibility prediction for ubiquitous systems: conventions and new directions from a growing field

When should a machine attempt to communicate with a user? This is a historical problem that has been studied since the rise of personal computing. More recently, the emergence of pervasive technologies such as the smartphone have extended the problem to be ever-present in our daily lives, opening up new opportunities for context awareness through data collection and reasoning. Complementary to this there has been increasing interest in techniques to intelligently synchronise interruptions with human behaviour and cognition. However, it is increasingly challenging to categorise new developments, which are often scenario specific or scope a problem with particular unique features. In this paper we present a meta-analysis of this area, decomposing and comparing historical and recent works that seek to understand and predict how users will perceive and respond to interruptions. In doing so we identify research gaps, questions and opportunities that characterise this important emerging field for pervasive technology

PrefMiner: Mining User’s Preferences for Intelligent Mobile Notification Management

none3siMobile notifications are increasingly used by a variety of applications to inform users about events, news or just to send alerts and reminders to them. However, many notifications are neither useful nor relevant to users' interests and, also for this reason, they are considered disruptive and potentially annoying. In this paper we present the design, implementation and evaluation of PrefMiner, a novel interruptibility management solution that learns users' preferences for receiving notifications based on automatic extraction of rules by mining their interaction with mobile phones. The goal is to build a system that is intelligible for users, i.e., not just a "black-box" solution. Rules are shown to users who might decide to accept or discard them at run-time. The design of PrefMiner is based on a large scale mobile notification dataset and its effectiveness is evaluated by means of an in-the-wild deployment.noneMehrotra, A and Hendley, R and Musolesi, MMehrotra, A and Hendley, R and Musolesi,

Push or delay? Decomposing Smartphone notification response behaviour

Smartphone notifications are often delivered without considering user interruptibility, potentially causing frustration for the recipient. Therefore research in this area has concerned finding contexts where interruptions are better received. The typical convention for monitoring interruption behaviour assumes binary actions, where a response is either completed or not at all. However, in reality a user may partially respond to an interruption, such as reacting to an audible alert or exploring which application caused it. Consequently we present a multi-step model of interruptibility that allows assessment of both partial and complete notification responses. Through a 6-month in-the-wild case study of 11,346 to-do list reminders from 93 users, we find support for reducing false-negative classification of interruptibility. Additionally, we find that different response behaviour is correlated with different contexts and that these behaviours are predictable with similar accuracy to complete responses

Investigating the Perceptibility of Smartphone Notifications and Methods for Context-Aware Data Assessment in Experience Sampling Studies

Eine zentrale Aufgabe in der Mensch-Maschine-Interaktion ist die Durchführung von Nutzerstudien. Diese ermöglichen einen tieferen Einblick in das Verhalten von Nutzern, dienen aber auch dazu, Labels zum Annotieren von Daten zu sammeln. Die traditionelle Methode zum Erfassen von subjektivem Feedback ist die Experience Sampling Method (ESM). Durch das Beantworten von Fragebögen stellen Probanden nicht nur Informationen über sich selbst, sondern auch über ihre Umgebung zur Verfügung. Außerdem können ihre Antworten als Label für Daten, welche zeitgleich erhoben wurden, dienen. Inzwischen sind Smartphones zur Hauptplattform zum Durchführen von ESM Studien geworden. Sie werden genutzt, um ESM-Abfragen in Form von Benachrichtigungen auszusenden, um die gesammelten Labels zu speichern und um sie den Sensordaten zuzuweisen, welche im Hintergrund gesammelt wurden. In ESM-Studien wird angestrebt, möglichst viele und qualitativ hochwertige Daten zu sammeln. Um dieses Ziel zu erreichen, bedarf es einer großen Menge sorgfältig beantworteter ESM-Abfragen. Die Probanden wiederum wollen in der Regel so wenig Abfragen wie möglich erhalten. Es ist notwendig, einen Kompromiss zwischen Abfragehäufigkeit und Probandenzufriedenheit zu finden. Beim Erstellen von ESM-Studien ergeben sich verschiedene Herausforderungen. Einerseits sind diese mit der ESM-App und deren Funktionalität verbunden. Andererseits stehen sie aber auch mit dem Ausliefern von ESM-Abfragen und deren Wahrnehmung durch den Nutzer im Zusammenhang. ESM-Abfragen müssen in Situationen ausgesandt werden, welche für den Studiendesigner von Interesse sind. Dies bedarf eines akkuraten Erkennungssystems, welches in die ESM-App eingebunden werden muss. Sowohl die Anzahl und Häufigkeit der Abfragen als auch die Länge des Feedback-Fragebogens sollten auf ein Minimum reduziert werden. Beides sind Herausforderungen, welche die ESM-App, welche zur Durchführung der Studie genutzt wird, adressieren muss. Um das Erstellen von ESM-Anwendungen zu erleichtern, ist es empfehlenswert, auf ein primäres Entwicklungswerkzeug zurückzugreifen. Im besten Fall ist solch ein Werkzeug einfach zu nutzen und bietet Zugriff auf eine weitreichende Menge an Sensoren, aus denen kontextuelle Informationen abgeleitet werden können - beispielsweise, um ereignisbasiert Abfragen auszusenden. Im Rahmen dieser Dissertation stellen wir ESMAC vor, den ESM App Configurator. ESMAC stellt verschiedene Abfragetypen zur Verfügen, ebenso wie verschiedene Einstellungen, um die Anzahl an Abfragen pro Tag zu begrenzen (inquiry limit) oder um ein abfragefreies Zeitfenster zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abfragen zu definieren (inter-notification time). Zudem bietet es Zugriff auf eine Vielzahl an Sensormesswerten und -Informationen.Diese Werte werden automatisch erfasst und benötigen keine Abfrage vom Nutzer, was zu einer reduzierten Fragebogenlänge führen kann. Um Informationen in Situationen zu sammeln, welche für den Studiendesigner von Interesse sind, bietet ESMAC eine Auswahl an ereignisbasierten Abfragen. Ereignisbasierte Abfragen fanden bereits in diversen ESM-Studien Anwendung. Dennoch wurde ihre Nützlichkeit bisher nicht explizit untersucht. Zwei Faktoren, welche für verschiedene Forschungsbereiche relevant sind, sind Ortswechsel und Aktivitätsänderungen des Nutzers. Diese können beispielsweise für die Erkennung der Unterbrechbarkeit eines Nutzers genutzt werden oder zum Überwachen von Zustandsänderungen bei Patienten, welche unter affektiven Störungen leiden. Am Beispiel einer Studie, welche auf die Erfassung dieser beiden Faktoren ausgerichtet ist, zeigen wir, dass ereignisbasierte Abfragen nützlich sind, vor allem wenn die ausgewählten ereignisbasierten Abfragen (hier: Ortswechsel) im Zusammenhang mit den zu erfassenden Daten stehen (hier: Feedback über die Mobilität und Aktivität des Nutzers). Die Erfassung von Datenlabels bedarf nicht nur ereignisbasierter Abfragen, sondern auch zeitnaher Antworten von den Probanden, um die Labels möglichst akkurat den gesammelten Daten zuweisen zu können. Hierzu ist es notwendig, dass die Probanden die eingehenden Abfragen rechtzeitig bemerken. Abfragen werden unter Umständen nicht wahrgenommen, weil eine zu unauffällige Benachrichtigungsmodalität gewählt wurde oder weil die ESM-Abfragen in einem überfüllten Notification Drawer des Smartphones untergehen. Die Wahrnehmbarkeit von Benachrichtigungen wird durch verschiedene kontextuelle Faktoren beeinflusst, z.B. die Position des Smartphones, den aktuellen Ort oder die (soziale) Aktivität des Nutzers. Aber auch inhaltliche Eigenschaften wie die empfundene Wichtigkeit einer Benachrichtigung können einen Einfluss haben. Als Grundlage für spätere Forschung untersuchen wir Methoden, um diese Einflussfaktoren zu erfassen. Zuerst stellen wir eine Methode zur Position-Transition-Korrektur vor, welche die Erkennung der aktuellen Smartphone-Position verbessert. Diese Methode basiert auf der Annahme, dass jeder Wechsel von einer Position zur nächsten über das Halten des Geräts in der Hand erfolgt. Als nächstes untersuchen wir verschiedene Methoden zur Ortserfassung, unter Achtung der Privatsphäre des Benutzers. Wir stellen vor, wie WLAN-Informationen und Ortstypen genutzt werden können, um den Aufenthaltsort eines Nutzers zu beschreiben und Ortswechsel zu erkennen, ohne den exakten Standort abzuspeichern. Basierend auf dem Ortstypen präsentieren wir eine Methode, um abzuschätzen, ob ein Smartphone-Nutzer in Begleitung ist. Abschließend untersuchen wir noch Smartphone-Features, welche mit der empfundenen Wichtigkeit einer Benachrichtigung in Zusammenhang stehen könnten. Nachdem wir Methoden zum Erfassen von Einflussfaktoren untersucht haben, betrachten wir Zusammenhänge zwischen der Wahrnehmung von eingehenden Benachrichtigungen und verschiedenen Benachrichtigungsmodalitäten. Diese Betrachtung erfolgt unter Berücksichtigung (a) der aktuellen Position des Smartphones und (b) des aktuellen Ortes des Smartphone-Nutzers und möglicher ortsbasierter Aktivitäten. Wir stellen eine Studie vor, welche Aufschluss darüber gibt, wie angenehm und wahrnehmbar verschiedene Benachrichtigungsmodalitäten sind - abhängig davon, wo das Smartphone vom Nutzer aufbewahrt wird. Für den aktuellen Ort und ortsbezogene Aktivitäten stellen wir passende Benachrichtigungsmodalitäten vor, über welche wir im Rahmen einer Onlineumfrage und einer Laborstudie Rückmeldung erhalten haben. Abschließend erstellen und evaluieren wir verschiedene Designs, um wichtige Benachrichtigungen - welche ESM-Abfragen einschließen - hervorzuheben, indem ihre Sichtbarkeit im Notification Drawer erhöht wird. Diese Designs basieren auf Feedback von Interviewprobanden als auch auf Erkenntnissen aus der Literatur. Wir stellen Eigenschaften von Benachrichtigungsdesigns vor, welche von Probanden einer Onlineumfrage als angenehm und nützlich empfunden wurden. Zudem empfehlen wir auch Kombinationen verschiedener Designeigenschaften. Die Beiträge dieser Dissertation können wie folgt zusammengefasst werden: - Vorstellung eines Tools, um kontextsensitive ESM-Apps zu erstellen - Bestätigung der Relevanz von ereignisbasierten Abfragen am Beispiel einer ESM-Studie mit Fokus auf Ortswechsel und Aktivitätsänderungen - Vorstellung eines Position-Transition-Korrekturmechanismus zum Verbessern der Erkennung der Smartphone-Position - Vorstellung zweier Methoden zur Ortserfassung ohne konkrete Offenlegung und Speicherung des konkreten Aufenthaltsortes - Vorstellung einer ortsbasierten Methode zum Abschätzen, ob sich ein Smartphone-Nutzer in Begleitung befindet oder nicht - Vorstellen von vier Typen von Wichtigkeit und von Smartphone-Features, welche mit der empfundenen Wichtigkeit von Benachrichtigungen in Zusammenhang stehen - Empfehlungen für die Auswahl von Benachrichtigungsmodalitäten abhängig von der (a) Smartphone-Position als auch (b) des aktuellen Ortes und möglicher ortsbasierter Aktivitäten - Empfehlungen für Designanpassungen von Smartphone-Benachrichtigungen, um solche von höherer Wichtigkeit hervorzuhebe