Sistematik derleme incelemesi

DOI: 10.1016/j.iswa.2022.200103

Besin Tüketimini İzleme ve Öneri Sunan Akıllı Telefon Uygulamaları: Mevcut Uygulamaların Yapay Zekâ Tabanlı İşlevselliklerinin, Özelliklerinin ve Kalitesinin Değerlendirilmesi

Günümüzde obezite, tip 2 diyabet ve kardiyovasküler rahatsızlıklar gibi kronik sağlık sorunlarının yaygınlaşması, bireylerin beslenme alışkanlıklarını ve günlük kalori alımlarını takip etmelerini hayati kılmaktadır.

Yazar
Sabiha Samad, Fahmida Ahmed, Samsun Naher, Muhammad Ashad Kabir, Anik Das, Sumaiya Amin, Sheikh Mohammed Shariful Islam
Yayın
Intelligent Systems with Applications
Tarih
2022-09-01
01

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Beslenme alışkanlıkları ve günlük gıda alımı, obezite, tip 2 diyabet ve kardiyovasküler rahatsızlıklar gibi kronik hastalıkların önlenmesinde ve insan sağlığının korunmasında belirleyici bir rol oynamaktadır. Mobil sağlık teknolojilerinin hızla yaygınlaşmasıyla birlikte ticari uygulama mağazalarında gıda tüketimi takibi ve diyet önerisi sunan yüzlerce dijital uygulama kullanıma sunulmuştur. Ancak, genelde geniş halk kitleleri tarafından yoğun biçimde indirilen bu uygulamaların kanıta dayalı teknik kalitesi, yapay zekâ yetenekleri ve kullanıcılara sağladıkları gerçek fayda sistematik biçimde yeterince değerlendirilmemiştir. Mevcut literatür, veri girişinin elle yapılmasının kullanıcılar üzerinde önemli bir bilişsel yük oluşturduğunu ve uzun dönemli kullanımı olumsuz etkilediğini göstermektedir. Bu doğrultuda, ticari pazarda yer alan uygulamaların teknolojik olgunluk düzeyini, yazılım kalitesini ve otomasyon imkânlarını incelemek bilgisayar bilimleri ve dijital sağlık alanlarında önemli bir araştırma ihtiyacı olarak öne çıkmaktadır.

Çalışma, Google Play Store, Apple App Store ve Microsoft Store mağazalarında yer alan gıda tüketimi takibi ve öneri uygulamalarının teknik kalitesini ve yapay zekâ işlevselliklerini sistematik olarak değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Araştırmada PRISMA kılavuz ilkeleri takip edilerek belirlenen anahtar kelimelerle arama yapılmış ve tespit edilen 473 uygulamadan dâhil etme kriterlerini karşılayan 80 uygulama incelemeye alınmıştır. Uygulamaların değerlendirilmesi amacıyla mevcut MARS ve uMARS gibi araçlar genişletilerek estetik, genel özellikler, performans, kullanılabilirlik, işlevsellik, şeffaflık, algılanan etki ve öznel kalite boyutlarını içeren özgün bir değerlendirme ölçeği geliştirilmiştir. Değerlendirmeler iki yıl mobil uygulama geliştirme deneyimine sahip bağımsız uzman değerlendiriciler tarafından yürütülmüş; gözlemciler arası güvenilirlik sınıf içi korelasyon katsayısı (ICC) ile ölçeğin iç tutarlılığı ise Cronbach alfa katsayısı ile doğrulanmıştır. Ayrıca, kullanıcıların beklenti ve şikâyetlerini analiz etmek üzere mağazalardan alınan 900 kullanıcı yorumu kelime bulutu teknikleriyle incelenmiştir.

İnceleme sonuçunda mobil uygulamaların genel kalite ortalamasının 5 üzerinden 3.44 olduğu, ancak alt boyutlar arasında belirgin farkların bulunduğu saptanmıştır. Uygulamalar performans (4.92), kullanılabilirlik (4.46) ve estetik (4.34) boyutlarında yüksek puanlar alırken; işlevsellik (2.15), algılanan etki (2.74) ve genel özellikler (2.86) boyutlarında ciddi eksiklikler sergilemiştir. İşlevsellik analizinde, uygulamaların %92.5'inin gıda tanıma, %91.25'inin porsiyon tahmini ve %88.75'inin besin değeri kestirimi sunduğu; ancak bu süreçlerin ezici çoğunlukla elle veri girişine veya barkod taramaya dayandığı belirlenmiştir. Fotoğraftan otomatik gıda tanıma, hacim ve besin değeri hesaplamasını bütünleşik biçimde gerçekleştirebilen tek uygulamanın 'Foodvisor' olduğu tespit edilmiştir. Kişiselleştirilmiş besin tüketim geçmişine dayalı otantik besin önerisi sunma özelliğinin ise uygulamaların yalnızca %5'inde (4 uygulama) mevcut olduğu ve sadece 'WW Weight Watchers Reimagined' uygulamasının besin tüketimine dayalı öneri geliştirdiği görülmüştür. Kullanıcı yorumları analizi de barkod tarama hataları, abonelik ücretleri ve uygulama çökmelerinin temel memnuniyetsizlik kaynakları olduğunu doğrulamıştır.

Elde edilen bulgular, mobil uygulama pazarındaki mevcut gıda takip çözümlerinin gelişmiş bilgisayarlı görü ve derin öğrenme literatüründeki akademik ilerlemelerin gerisinde kaldığını göstermektedir. Yazarlar, bilimsel çalışmalarda geliştirilen evrişimli sınır ağları, 3B rekonstrüksiyon ve yapay zekâ tabanlı öneri sistemlerinin ticari uygulamalara aktarılmasında büyük bir kopukluk bulunduğunu vurgulamaktadır. Gıda veri tabanlarının yerel mutfakları kapsayacak şekilde zenginleştirilmesi, diyetisyen ve beslenme uzmanlarının yazılım geliştirme süreçlerine dâhil edilmesi ve kullanıcı gizliliğini gözeten şeffaf veri politikalarının benimsenmesi temel tasarım ilkesi olarak önerilmektedir. Bu çalışma, dijital sağlık, insan-bilgisayar etkileşimi ve gıda bilişimi alanlarında çalışan araştırmacılar için mevcut pazarın metodolojik bir haritasını sunmakta; tez ve makale çalışmalarında kanıta dayalı mobil sağlık müdahalelerinin tasarlanması ve değerlendirilmesi için sağlam bir kuramsal ve pratik zemin oluşturmaktadır.

Araştırmanın amacı

Bu çalışmanın temel amacı, Google Play Store, Apple App Store ve Microsoft Store üzerinde erişilebilen gıda tüketimi takibi ve besin önerisi uygulamalarını sistematik bir yaklaşımla taramak, uyarlanmış bir değerlendirme aracıyla yapay zekâ işlevselliklerini ve yazılım kalitelerini bütüncül olarak analiz etmek ve gelecekteki uygulama geliştirme süreçleri için kanıta dayalı tasarım ilkeleri sunmaktır(Samad et al., 2022).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Bu çalışma, üç büyük mobil uygulama mağazasından (Google Play Store, Apple App Store, Microsoft Store) seçilen gıda tüketim takip ve öneri uygulamalarını, geliştirilen çok boyutlu bir değerlendirme ölçeği yardımıyla ampirik ve sistematik olarak analiz eden metodolojik bir incelemedir(Samad et al., 2022).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, yazılım kalitesi değerlendirme standartları (ISO/IEC 25010 işlevsellik, kullanılabilirlik, performans ve güvenilirlik boyutları) ile Mobil Uygulama Değerlendirme Ölçeği (MARS/uMARS) ve FinMARS gibi alana özgü değerlendirme araçlarının kuramsal esaslarına dayanmaktadır. Ayrıca, bilgisayarlı görü ve derin öğrenme algoritmalarının (CNN, evrişimli sınır ağları) gıda bilişimi ve otomatik besin tanıma süreçlerindeki kuramsal modelleri çalışmanın işlevsellik değerlendirme çerçevesini oluşturmaktadır.

Makalenin ele aldığı literatür

Çalışma, gıda tüketimi takibi, obezite kontrolü ve besin öneri sistemleri alanındaki geniş bir literatürü ele almaktadır. Bireysel beslenme kararlarını etkileyen psikososyal faktörleri (Brug vd., 1995; Mai & Hoffmann, 2017), obezite ve ilişkili kronik hastalıkların küresel yükünü (Ng vd., 2014; WHO) ve mobil sağlık uygulamalarının kilo yönetimindeki rolünü (Chen vd., 2015; Ferrara vd., 2019) incelemektedir. Ayrıca, evrişimli sınır ağları (CNN), destek vektör makineleri (SVM) ve 3B rekonstrüksiyon teknikleriyle otomatik gıda tanıma ve porsiyon tahmini yapan bilgisayarlı görü çalışmalarını (He vd., 2014; Anthimopoulos vd., 2014; Dehais vd., 2016; Fang vd., 2018) ile besin odaklı öneri sistemlerini (Phanich vd., 2010; Mokdara vd., 2018; Min vd., 2019) detaylıca değerlendirmektedir.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı
Google Play Store, Apple App Store ve Microsoft Store platformlarında İngilizce dilinde erişilebilen gıda tüketimi izleme ve beslenme önerisi odaklı mobil uygulamalar.
Örneklem veya araştırma materyali
Anahtar kelime aramaları sonuçunda belirlenen 473 benzersiz uygulamadan, dahil etme ve hariç tutma kriterleri çerçevesinde elenerek nihai değerlendirmeye alınan 80 mobil uygulama.
Veri toplama süreci
Üç bağımsız uzman değerlendirici tarafından, uyarlanmış mobil uygulama derecelendirme ölçeği kullanılarak her bir uygulamanın estetik, genel özellikler, performans, kullanılabilirlik, işlevsellik, şeffaflık, kullanıcı algısı ve etki boyutlarında puanlanması ve uygulama mağazalarından 900 kullanıcı yorumunun toplanması.
Veri analiz yöntemi
Değerlendiriciler arası ve değerlendirici içi güvenirlik analizleri için İki Yönlü Karma Sınıf İçi Korelasyon Katsayısı (ICC) yöntemi kullanılmış, ölçeğin iç tutarlılığı Cronbach alfa katsayısı ile test edilmiş, kullanıcı yorumlarının eğilimlerini belirlemek üzere kelime bulutu ve içerik analizi tekniklerinden yararlanılmıştır.
Yapay zekâ tabanlı gıda tanımaPorsiyon hacim kestirimiBesin değeri tahminiKullanılabilirlik ve estetikVeri şeffaflığı ve kullanıcı rızasıSınıf içi korelasyon katsayısı (ICC)

Araştırmanın Bulguları

01

İncelenen uygulamaların teknik performans, kullanılabilirlik ve estetik tasarımları yüksek ortalama skorlar elde ederken, yapay zekâ tabanlı gelişmiş işlevsellik ve kişiselleştirilmiş besin öneri sistemlerinde ciddi eksiklikler tespit edilmiştir(Samad et al., 2022).

02

Uygulamaların büyük bir bölümünde gıda tanıma, porsiyon hacmi hesaplama ve besin değeri tahmini süreçleri otomatik bir yapay zekâ mekanizması yerine kullanıcıların manuel veri girişine dayalı olarak yürütülmektedir(Samad et al., 2022).

03

Çalışmada tasarlanan ve kullanılan gıda uygulaması derecelendirme ölçeğinin değerlendiriciler arasındaki güvenirlik düzeyini gösteren sınıf içi korelasyon katsayısı (ICC) 0.90 olarak hesaplanarak yüksek derecede güvenilir bulunmuştur(Samad et al., 2022).

04

Kullanıcı yorumlarının analizi, ücretsiz uygulamalardaki aşırı reklam gösterimlerinin ve ücretli veya abonelik tabanlı uygulamalarda yaşanan teknik aksaklıklar ile giriş problemlerinin kullanıcı memnuniyetsizliğinin temel kaynakları olduğunu göstermektedir(Samad et al., 2022).

05

Mevcut mobil uygulamaların veri şeffaflığı boyutundaki zayıflıkları, kullanıcı rızasının alınması, gizlilik politikalarının açıklığı ve üçüncü taraflarla veri paylaşımı konularında güvenilirlik sorunları oluşturmaktadır(Samad et al., 2022).

02

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Elde edilen bulgular, incelenen mobil uygulamaların estetik tasarım, kullanıcı arayüzü ve temel sistem performansı gibi yazılım kalitesi boyutlarında yüksek standartlara ulaştığını göstermektedir. Bu durum, ticari uygulama pazarındaki yoğun rekabetin geliştiricileri görsel açıdan çekici ve akıcı navigasyon yapıları sunmaya zorladığını açıklamaktadır.

Ancak estetik alandaki başarının, gıda analizi otomasyonu ve yapay zekâ tabanlı akıllı işlevlerde yakalanamadığı görülmektedir. Uygulamaların çoğunluğunda porsiyon hacmi ve besin değerlerinin tespiti kullanıcıların manuel veri girişlerine ya da sadece barkod tarama özelliklerine dayanmakta, bu da günlük gıda takibi süreçlerinde pratikliği sınırlamaktadır.

Yazarlar, bu durumun temelinde derin öğrenme modellerinin mobil platformlardaki yüksek işlemci ve batarya maliyetleri ile zengin gıda veri tabanlarına erişim kısıtlarının yattığını belirtmektedir. Klinik literatürde yer alan gelişmiş görüntü işleme algoritmalarının ticari uygulamalara entegre edilememesi, kuramsal çalışmalar ile pratik dünya arasındaki boşluğu göstermektedir.

Bu bağlamda, gelecekteki tasarım süreçlerinde teknik performans ile gelişmiş yapay zekâ mimarileri arasında bir optimizasyon kurulması gerekmektedir. Ayrıca, uygulamaların kullanıcılar üzerinde kalıcı davranışsal ve sağlıksal değişimler yaratabilmesi için geliştirme aşamalarına uzman diyetisyenlerin ve sağlık profesyonellerinin aktif katılımı sağlanmalıdır.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Yazarlar, diyet takip uygulamalarının kullanılabilirlik ve besin tahmini geçerliliğini inceleyen önceki literatürle uyumlu şekilde, ticari pazardaki mevcut uygulamaların genel sağlık ve fitness hedeflerine odaklandığını ancak kişiselleştirilmiş ve kanıta dayalı klinik derinlikten yoksun olduğunu belirtmektedir(Samad et al., 2022).

İki yönlü görüntü analizine dayalı otomatik hacim kestirim yöntemlerini ele alan çalışmalarla karşılaştırma yapılarak, ticari uygulamalarda porsiyon boyutlarının otomatik olarak algılanması teknolojisinin son derece sınırlı kaldığı ve pratik entegrasyon zorluklarının devam ettiği vurgulanmaktadır(Samad et al., 2022).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Araştırma sonuçunda, mobil uygulama mağazalarındaki gıda tüketim takip ve öneri uygulamalarının estetik ve genel kullanılabilirlik açısından başarılı tasarımlara sahip olduğu, ancak yapay zekâ destekli gıda tanıma, porsiyon hacmi hesaplama ve kişiye özel beslenme önerileri sunma gibi kritik işlevlerde oldukça yetersiz kaldığı ortaya konulmuştur. Gelecekte geliştirilecek uygulamaların klinik açıdan güvenli ve etkili olabilmesi için uzman diyetisyenlerin süreçlere dahil edilmesi, zenginleştirilmiş uluslararası gıda veri tabanlarının entegre edilmesi ve derin öğrenme algoritmalarının cihaz performansını olumsuz etkilemeyecek şekilde optimize edilmesi gerekmektedir(Samad et al., 2022).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu makale, mHealth (mobil sağlık) literatüründe gıda tüketimi takibi ve diyet önerisi sunan mobil uygulamaların teknik kapasitelerini ve kanıta dayalı yazılım kalitelerini bütüncül bir biçimde analiz ederek önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Alan yazında genellikle kullanıcıların kendi kendilerini raporlama mekanizmaları ve manuel veri giriş süreçlerine odaklanılırken, bu çalışma yapay zekâ tabanlı gıda tanıma, porsiyon tahmini ve otomatik besin değeri analizi gibi ileri düzey otomasyon süreçlerinin ticari pazardaki olgunluk seviyesini ortaya koymaktadır. Yazılım kalitesi boyutlarını sistematik bir ölçekle test ederek, akademik araştırmalar ile pratik uygulama geliştirme süreçleri arasında bir köprü kurmaktadır.

Çalışma, önceki literatürde yer alan mobil sağlık derecelendirme araçlarını (MARS ve uMARS gibi) temel alarak bunları gıda ve beslenme alanının özel gereksinimlerine göre genişletmektedir. Önceki ampirik ve kuramsal çalışmaların gıda tanıma konusundaki derin öğrenme algoritmik başarılarını (örneğin CNN ve SVM modelleri) kabul etmekle birlikte, bu algoritmaların ticari mobil pazarındaki uygulamalara yansıma düzeyini sörgülamaktadır. Teorik arka planda yer alan gıda tanıma ve hacim tahminleme literatürüyle doğrudan ilişki kurmakta, ancak bu ileri teknolojilerin mevcut ticari mağazalardaki eksikliğini göstererek önceki çalışmalardan ayrışmaktadır.

Çalışma, gıda tüketimi ve diyet öneri uygulamalarının mevcut durumuna ilişkin kapsamlı bir sistematik inceleme sunarak literatür taraması süreçlerine metodolojik bir standart kazandırmaktadır. Tasarlanan özel değerlendirme aracı sayesinde, araştırmacıların ve geliştiricilerin gelecekteki mHealth uygulamalarını hangi yazılım kalitesi parametrelerine göre tasarlamaları gerektiğini net bir biçimde şemalaştırmaktadır. Üç bağımsız değerlendiricinin katılımı ve yüksek güvenirlik katsayıları (ICC) ile sunulan bu ampirik kanıtlar, gıda bilişimi (food computing) alanındaki araştırmalar için güçlü bir referans noktası ve sentez zemini oluşturmaktadır.

Kaynakça

  1. Ferrara, G., Kim, J., Lin, S., Hua, J., & Seto, E. (2019). A focused review of smartphone diet-tracking apps: usability, functionality, coherence with behavior change theory, and comparative validity of nutrient intake and energy estimates. JMIR mHealth and uHealth, 7(3), e9232. https://doi.org/10.2196/9232
  2. Dehais, J., Anthimopoulos, M., Shevchik, S., & Mougiakakou, S. (2016). Two-view 3D reconstruction for food volume estimation. IEEE Transactions on Multimedia, 19(5), 1090-1099. https://doi.org/10.1109/TMM.2016.2642783
03

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

01

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Mevcut mobil beslenme uygulamaları estetik ve kullanılabilirlik açısından başarılı olmalarına rağmen, otomatik gıda tanıma ve kişiselleştirilmiş beslenme önerileri sunmada yetersizdir.

Bu makalede sunulan 80 uygulamalık ampirik değerlendirme sonuçları, pazardaki teknik boşlukları ve manuel veri girişine bağımlılığı teorik arka planda desteklemek için kullanılabilir(Samad et al., 2022).

Mobil Beslenme Uygulamalarında Yapay Zekâ Tabanlı Gıda Tanıma Hızının ve Doğruluğunun Kullanıcı Deneyimine Etkisi

Araştırma sorusu
Yapay zekâ tabanlı otomatik gıda tanıma özelliği, manuel veri girişine kıyasla kullanıcıların uygulamayı sürdürülebilir şekilde kullanma niyetlerini nasıl etkilemektedir?
Yöntem taslağı
Yarı deneysel bir tasarım benimsenecektir. Katılımcılar rastgele iki gruba ayrılacaktır: Bir grup sadece otomatik fotoğraf tanıma yapan beslenme uygulamasını kullanırken, diğer grup manuel arama tabanlı bir uygulama kullanacaktır. 4 haftalık süreç sonunda uygulama kullanım sıklığı log verileriyle, kullanıcı deneyimi ise t-testi ile analiz edilecektir.

Makaleyle bağlantısı: Makalede, mevcut uygulamaların çoğunda otomatik gıda tanıma özelliğinin bulunmamasının kullanıcıların manuel veri girişine bağımlı kalmasına neden olduğu ve bunun kullanım sürdürülebilirliğini olumsuz etkilediği tespiti yapılmıştır(Samad et al., 2022).

02

Tez veya makalede kullanım · method

Gıda tüketimi ve diyet önerisi sunan mobil uygulamaların kalitesi, uzman değerlendiriciler arası yüksek uyum sağlayan özelleştirilmiş ölçeklerle ölçülebilir.

Bu çalışmada kullanılan gıda uygulaması derecelendirme ölçeğinin raterlar arası güvenirlik analizlerinde elde edilen 0.90'lık ICC değeri, yöntemsel şablonun geçerliliğini savunmak için referans gösterilebilir(Samad et al., 2022).

Mobil Sağlık Uygulamalarında Veri Şeffaflığı ve Gizlilik Bildirimlerinin Kullanıcı Güveni Üzerindeki Etkisi

Araştırma sorusu
Kullanıcılara sunulan şeffaf veri gizliliği onay formları ve üçüncü taraf veri paylaşım bildirimleri, mobil beslenme uygulamalarına yönelik algılanan güven düzeyini nasıl şekillendirmektedir?
Yöntem taslağı
Nicel araştırma tasarımı kapsamında, farklı veri gizliliği politikalarına sahip uygulamaları kullanan kişilerden anket yoluyla veri toplanacaktır. Güvenirlik ve geçerlilik analizlerinin ardından, yapısal eşitlik modellemesi (SEM) kullanılarak veri şeffaflığı ile kullanıcı bağlılığı arasındaki ilişkiler test edilecektir.

Makaleyle bağlantısı: Yazarlar, çoğu mobil uygulamanın kişisel bilgileri rızasız şekilde paylaştığını ve veri şeffaflığı/gizlilik politikalarının kullanıcıların uygulamaya olan güvenini belirleyen en kritik unsurlardan biri olduğunu vurgulamıştır(Samad et al., 2022).

03

Tez veya makalede kullanım · Tartışma

Mobil beslenme uygulamalarında veri şeffaflığı, rıza mekanizmaları ve veri gizliliği politikaları kullanıcı güvenini etkileyen kritik birer parametredir.

Uygulamaların üçüncü taraflarla veri paylaşımı ve gizlilik ihlallerine yönelik endişeler, tartışma bölümünde etik ve şeffaflık boyutunu ele alırken kullanılacaktır(Samad et al., 2022).

Diyetisyen Destekli Mobil Beslenme Uygulamalarının Obezite Eğilimi Olan Bireylerde Davranış Değişikliği Yaratma Potansiyeli

Araştırma sorusu
Geliştirilme sürecine uzman diyetisyenlerin dahil edildiği kanıta dayalı mobil uygulamalar, genel ticari uygulamalara kıyasla kullanıcıların sağlıklı beslenme tutumlarında daha fazla anlamlı gelişim sağlamakta mıdır?
Yöntem taslağı
Kontrol gruplu ön test-son test gerçek deneysel desen kullanılacaktır. Katılımcılar güç analiziyle belirlenen büyüklükte seçilecek ve diyetisyen onaylı özel bir mSağlık uygulaması ile standart bir ticari uygulamayı 8 hafta boyunca kullanacaklardır. Beslenme tutum ölçeği skorlarındaki değişim ANCOVA analiziyle karşılaştırılacaktır.

Makaleyle bağlantısı: Makalenin tartışma kısmında, mevcut ticari uygulamaların geliştirilmesinde uzman diyetisyen ve beslenme uzmanı katılımının son derece yetersiz olduğu, bu durumun uygulamaların klinik güvenilirliğini ve kalıcı davranış değişikliği yaratma potansiyelini düşürdüğü belirtilmiştir(Samad et al., 2022).