في Oura، نعمل دائمًا على الارتقاء بمعايير الدقة. ابتداءً من اليوم، نبدأ إتاحة خوارزمية مراحل النوم الجديدة لأعضاء Oura. تُعدّ هذه الخوارزمية من بين أدق خوارزميات مراحل النوم المتاحة في الأجهزة القابلة للارتداء الاستهلاكية، إذ حققت توافقًا بنسبة 79% مع اختبار مختبر النوم باستخدام تخطيط النوم (PSG) — المعيار الذهبي لاختبارات النوم — لتصنيف النوم إلى 4 مراحل (اليقظة، النوم الخفيف، النوم العميق، ونوم حركة العين السريعة (REM)).
استغرق البحث والعمل وراء هذه الخوارزمية سنوات لإتقانها، بالاعتماد على تقنيات تعلّم آلي متقدمة تم تدريبها على أحد أكبر مجموعات بيانات النوم التي جُمعت على الإطلاق.
| “تُعد هذه الخوارزمية من بين أكثر خوارزميات مراحل النوم دقة المتوفرة في الأجهزة القابلة للارتداء، حيث تحقق توافقًا بنسبة 79% مع اختبار مختبر النوم باستخدام تخطيط النوم (PSG).” |
“تعكس خوارزمية مراحل النوم الجديدة التزام Oura بالدقة والتحقق العلمي كركيزتين أساسيتين في منتجنا، إلى جانب سعينا الدائم لتمكين أعضائنا في رحلتهم الصحية من خلال تقديم تحليلات تفصيلية عميقة وشخصية”. يقول شيمال باتيل، الحاصل على الدكتوراه، رئيس قسم العلوم في Oura.
لاستكشاف ما وراء هذا المشروع بشكل أعمق، تحدثنا مع فريق علوم Oura: رافائيل فالّات، دكتوراه، كبير علماء بيانات التعلّم الآلي وباحث نوم سابق في جامعة كاليفورنيا–بيركلي؛ جيرالد فو، دكتوراه، كبير علماء بيانات التعلّم الآلي؛ وشي تشانغ، دكتوراه، رئيس فريق استشعار الصحة.
أدناه، يشرح هؤلاء العلماء ما الذي يجعل خوارزمية مراحل النوم الجديدة مختلفة، وما المهم للأعضاء معرفته، إلى جانب أبرز التحديات والانتصارات خلال المسار.
اقرأ المزيد: كيف يتتبع Oura نومك؟
ما الجديد؟
حتى مع التقدّم الكبير في دقة خوارزمية مراحل النوم الجديدة، يمكنكم الثقة بأن الخوارزمية السابقة كانت من بين الأفضل في فئتها، وقد جرى اعتماد دقتها عبر تقييم مستقل.
ومع ذلك، تضع الخوارزمية الجديدة معايير أعلى. الآن، يحقق Oura Ring توافقًا بنسبة 79% عند مقارنته باختبارات PSG المعيارية (المعيار الذهبي). هذا إنجاز لافت، خاصةً أن دراسات مستقلة وجدت أن مستوى الاتفاق بين الخبراء البشريين عند تصنيف دراسة نوم بتقنية PSG إلى 4 مراحل يبلغ نحو 88%، بينما يصل مستوى الاتفاق بين المقيّمين في تصنيف النوم إلى 5 مراحل إلى نحو 83%.
بالإضافة إلى ذلك، عبر جميع مراحل النوم، تتمتع خوارزمية مراحل النوم الجديدة بحساسية ودقة وخصوصية مرتفعة، تتراوح بين 74% و98%. في حين أظهرت دراسات أخرى نتائج مماثلة في اكتشاف مرحلة نوم محددة، فإن هذا التحسّن في الأداء غالبًا ما يكون على حساب المراحل الأخرى (على سبيل المثال، الأداء المرتفع في اكتشاف النوم العميق قد يؤدي إلى ضعف القدرة على اكتشاف نوم حركة العين السريعة REM).
هذا يعني أن خوارزمية مراحل النوم الجديدة من Oura يمكنها تحديد مرحلة النوم التي تمر بها بدقة أكبر طوال الليل. زيادة الحساسية عبر مراحل النوم لا تزيد فقط من دقة درجة النوم، بل تحسّن أيضًادرجة الجاهزية، مما يمنحك صورة أوضح عن مدى جاهزية جسمك لليوم بشكل عام.
اقرأ المزيد: درجة نومك في Oura
ما يميز Oura: التنوع في البيانات
أثناء النوم، يراقب Oura Ring إشارات الجسم، مثل معدل ضربات القلب على مدار الساعة، والحركة، وأنماط التغير في درجة حرارة الجسم، لتحديد وقت الدخول في النوم ومرحلة النوم التي أنت فيها. يتحقق ذلك لأن لكل مرحلة نوم (اليقظة، النوم الخفيف، نوم حركة العين السريعة، والنوم العميق — إشارات حيوية مميّزة خاصة بها.
لتطوير خوارزمية مراحل النوم الجديدة، يقول فالات: “جمعنا واحدة من أكبر مجموعات بيانات الأجهزة القابلة للارتداء المتعلقة بالنوم، لتدريب الخوارزمية على اكتشاف هذه الإشارات الحيوية ومراحل النوم المرتبطة بها بشكل أفضل، وذلك ضمن عيّنة أكثر تنوعًا من الناس.” “يوفر تحسين الدقة في النهاية لأعضاء Oura تحليلات تفصيلية أفضل حول أنماط النوم والصحة العامة.”
لقد استغرقت عملية التطوير أكثر من عامين من البحث المكثف. “بنينا هذه المجموعة من البيانات بشكل نشط، وهي تضم أكثر من 1,200 ليلة نوم باستخدام بيانات PSG وOura Ring من مختبرات نوم حول العالم” يقول فالّات.
نُشرت نتائج أبحاثهم في المجلة العلمية المُحكّمة Sensors. يقدّم البحث نظرة معمّقة على طريقة عمل الخوارزمية، وهو متاح للعامة لضمان تمكّن أي شخص يرغب في فهم التفاصيل التقنية لخوارزمية النوم من الاطلاع عليها — بما يعكس التزام Oura بالشفافية.
على عكس مجموعات البيانات السابقة، كانت البيانات التي نجمعها مستمدة من مجتمع متنوّع يضم أنماط نوم وخلفيات مختلفة؛ مثل أشخاص ذوي درجات ألوان بشرة متباينة، وحالات صحية متعددة، وأعمار مختلفة، ومن لديهم اضطرابات في النوم”.
وجود مجموعة بيانات غير متجانسة يضمن أن الخوارزمية قد تم تدريبها على طيف واسع من الأفراد — وبالتالي ستعمل بكفاءة عبر نطاق كبير من الحالات المختلفة. في Oura، نضع الإنسان أولًا كإحدى قيمنا الأساسية، لذلك نحن ملتزمون بضمان أن تعمل خوارزميتنا بكفاءة مع الجميع.
يقول فالات: “منذ نشر الدراسة في عام 2021، واصلنا توسيع قواعد بيانات التدريب والاختبار.” “مع توفر مجموعة بيانات يزيد حجمها عن الضعف، قمنا بزيادة تنوع المرضى لضمان دقة مرتفعة عبر جميع فئات السكان.”
عادةً ما يتم تطوير خوارزميات مراحل النوم على كمية محدودة من البيانات (<100 ليلة من النوم)، وغالبًا ما تُستمد من مجموعة سكانية متجانسة مثل الطلاب الجامعيين الشباب الأصحاء. وهذا يعني أنه عند استخدام الخوارزمية مع مجتمع أوسع وأكثر تنوعًا، فإن دقتها تنخفض حتمًا.
| “بفضل مضاعفة حجم مجموعة البيانات لأكثر من الضعف، زدنا تنوّع المرضى لضمان دقة عالية عبر مختلف الفئات السكانية”. |
موضوعات ذات صلة: ما هو اختبار تخطيط النوم (PSG)؟
نبذة عن مراحل التطوير الزمنية
تستغرق الرحلة من البحث والتطوير إلى تحويل الخوارزميات العلمية إلى منتجات وقتًا وتواجه تحديات فريدة من نوعها.
يقول فو: “العلم يستغرق وقتًا طويلاً.” “إتمام الاختبارات والتحقق بالشكل الصحيح قد يستغرق سنوات، وخوارزمية النوم الجديدة لا تختلف عن ذلك. أردنا التأكد من أن النسخة البحثية من الخوارزمية تطابق النسخة النهائية المطبقة داخل المنتج، ما يعني ضمان أنها تعمل كما هو متوقع لدى قاعدة أعضائنا الأكبر حجمًا والأكثر تنوعًا.”
يشرح تشانغ: “إضافةً إلى ذلك، حتى عندما يصبح العلم “جاهزًا”، تُبنى الخوارزمية خارج الخاتم كنموذج نظري، ثم تحتاج إلى المواءمة مع الأجهزة والتطبيق.” “تحويل الخوارزمية إلى برنامج كان عملية مطوّلة شملت تعديل برمجيات الخاتم الثابتة، وتطوير التطبيق والسحابة، وغير ذلك.”
“نظرًا لأن خوارزمية مراحل النوم الجديدة تُعد أساسية ولها العديد من النتائج اللاحقة، مثل تأثيرها على درجة النوم ودرجة الجاهزية، كان من الضروري إجراء معايرات لضمان استمرارية متكاملة.” يقول فو. “لهذا السبب أطلقنا إصدارًا تجريبيًا في نوفمبر 2022. أردنا جمع ملايين الليالي من بيانات الأعضاء باستخدام خوارزميات متزامنة لتحقيق الترابط.”
في النهاية، وعلى مدار عامين، تمكن باحثو وعلماء Oura من مختلف أنحاء العالم من توسيع قاعدتنا المعرفية العلمية بشكل ملحوظ، ولا يزال العمل مستمرًا مع إضافتنا المستمرة للبيانات وتحديث الخوارزمية باستمرار.
ما التغييرات التي قد يلاحظها أعضاء Oura؟
“مع اعتمادنا على بيانات من مجتمع أكثر تنوّعًا، لاحظنا بعض التغييرات الأساسية المرتبطة بالعمر والتغير في معدل ضربات القلب” يشرح فالّات.
التغييرات التي قد يلاحظها الأعضاء في مقاييس النوم قد تشمل ما يلي:
- سيلاحظ معظمهم زيادة في النوم الخفيف. لكن كن مطمئنًا: رغم أنه يُسمى “النوم الخفيف”، إلا أنه لا يزال يوفر فوائد لدماغك وجسمك. اعرف المزيد عن النوم الخفيف.
- إذا كان التغير في معدل ضربات قلبك مرتفعًا، فقد تلاحظ انخفاضًا في وقت اليقظة وزيادة في النوم العميق، بالإضافة إلى ارتفاع في نوم حركة العين السريعة.
- الأشخاص الذين لديهم تغير أقل في معدل ضربات القلب قد يشهدون تراجعًا في نوم حركة العين السريعة، وارتفاعًا في فترات اليقظة.
موضوعات ذات صلة: ما هو متوسط التغير في معدل ضربات القلب؟
نتطلّع إلى المستقبل
من المهم الإقرار بأن علم النوم يتطور بمرور الوقت — وكذلك العلم الذي تقوم عليه Oura. “هدفنا هو تقديم أدق المقاييس والتحليلات التفصيلية الممكنة باستخدام العلم والتكنولوجيا المتاحة اليوم،” يقول باتيل. مع تطور العلم والتكنولوجيا، سنواصل التطور معهما لدفع حدود الممكن مع Oura.
“نعتز بكوننا شركة علمية التوجّه، وسنستمر في ضخ الاستثمارات في البحث والتطوير لتقديم أكثر تقنيات استشعار الصحة تطورًا لأعضاء Oura” يصرّح باتيل.
نبذة عن خبراء Oura
شايامال باتيل، الحاصل على الدكتوراه، يشغل منصب رئيس قسم العلوم في Oura، حيث يقود فريقاً متعدد التخصصات يركز على البحث وتطوير الخوارزميات التي تحول بيانات المستشعرات إلى مقاييس دقيقة للصحة والعافية. شايامال حاصل على درجة الدكتوراه في الهندسة الكهربائية مع تخصص في معالجة الإشارات والتعلم الآلي التطبيقي من جامعة نورث إيسترن. أكمل أبحاثه بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد ويقيم في بوسطن.
جيرالد فو، الحاصل على الدكتوراه، يشغل منصب كبير علماء بيانات تعلم الآلة في Oura. حصل على درجة الدكتوراه في علوم الأعصاب، ومنذ انضمامه إلى Oura ساهم في تطوير ونشر العديد من الخوارزميات بما في ذلك خوارزمية مراحل النوم الجديدة، ومعدل ضربات القلب أثناء التمرين، وHealth Risk Management.
رافائيل فالات، الحاصل على الدكتوراه، كبير علماء بيانات التعلم الآلي في Oura. عمل سابقًا باحثًا في مجال النوم في مركز علوم النوم البشري بجامعة كاليفورنيا بيركلي (مختبر البروفيسور مات ووكر). نشر العديد من الأعمال حول موضوع النوم وصحة الإنسان، وقد تم تسليط الضوء على أعماله في العديد من وسائل الإعلام الرئيسية والبودكاست.
شي زانغ، حاصل على الدكتوراه، يشغل منصب رئيس قسم استشعار الصحة في Oura. يقدّم الدعم لفريق عالمي من العلماء للبحث وتطوير الخوارزميات لمجموعة من التطبيقات الصحية. حصل الدكتور زانغ على درجة الدكتوراه من جامعة ميشيغان، وابتكر أول روبوت في العالم لإذابة الجلطات الدموية بطريقة غير جراحية. عمل في البداية لدى شركة Fitbit، ثم انتقل إلى Apple بعد إنهاء دراسته العليا. في Fitbit، قاد مشروعًا داخليًا وقدم أيضًا بعض الميزات الرئيسية المتعلقة بصحة القلب، مثل ميزة معدل ضربات القلب على مدار الساعة واكتشاف الرجفان الأذيني (المعتمد من إدارة الغذاء والدواء). يعمل أيضًا ضمن هيئة التحرير لمجلة “الموجات فوق الصوتية في الطب وعلم الأحياء”، مع التركيز على تطبيقات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي.