VitalAgent: 웨어러블 건강 데이터를 활용한 반응형 및 선제적 생리적 모니터링을 위한 도구 기반 에이전트

VitalAgent: A Tool-Augmented Agent for Reactive and Proactive Physiological Monitoring over Wearable Health Data

웨어러블 기기는 심전도(ECG) 및 광혈류 측정(PPG)과 같은 생리 신호를 지속적으로 모니터링할 수 있지만, 기존의 m헬스 시스템은 주로 특정 작업에 특화된 예측 파이프라인 또는 정적인 요약 데이터를 기반으로 한 반응형 질의 응답에 국한되어 있습니다. 이러한 시스템은 시간적 추론, 일관된 생리적 맥락 유지 및 장기 신호 스트림에 대한 선제적 모니터링을 지원하는 능력이 부족합니다. 본 연구에서는 ECG/PPG 기반 m헬스 시스템에서 반응형 질의 응답과 선제적 모니터링을 모두 지원하는 도구 기반 에이전트 프레임워크인 VitalAgent를 제안합니다. VitalAgent는 장기적인 생리 기억과 원시 신호에 대한 동적 계산을 가능하게 하는 도구 기반 추론 인터페이스로 구성되어 있습니다. 또한, 반응형 질의 응답을 위한 1,862개의 질의-응답 쌍 데이터와 선제적 모니터링을 위한 90.2시간 분량의 연속적인 ECG/PPG 기록 데이터를 포함하는 장기 생리적 모니터링 벤치마크 데이터셋인 VitalBench를 소개합니다. 실험 결과, VitalAgent는 반응형 평가에서 프롬프트 기반 및 ReAct 기준 모델보다 30% 이상의 성능 향상을 보였으며, 장기적인 생리 신호에 대한 선제적 경고 모니터링을 지원한다는 것을 보여줍니다. 이는 동적인 도구 활용과 장기적인 생리적 모니터링의 중요성을 강조합니다.

Wearable devices enable continuous monitoring of physiological signals such as ECG and PPG, but existing mHealth systems are largely limited to task-specific prediction pipelines or reactive question answering over static summaries. They lack the ability to support temporal reasoning, persistent physiological context, and proactive monitoring over long-term signal streams. We propose VitalAgent, a tool-augmented agentic framework for ECG/PPG-based mHealth that supports both reactive question answering and proactive monitoring. VitalAgent is built on a longitudinal physiological memory and a tool-augmented reasoning interface that enables dynamic computation over raw signals. We further introduce VitalBench, a longitudinal physiological monitoring benchmark dataset comprising 1,862 QA pairs for reactive question answering and 90.2 hours of continuous ECG/PPG recordings for proactive monitoring, covering cardiac, physical activity, and stress-related tasks. Experiments demonstrate that VitalAgent achieves over 30% improvement over prompt-based and ReAct baselines in reactive evaluation and supports proactive alert monitoring over long-term physiological signals, highlighting the importance of dynamic tool use and long-term physiological monitoring.