Данные о кошачьем туалете из ящика для мусора с искусственным интеллектом могут дать полезную информацию о здоровье питомца
Для владельцев кошек ящик для мусора является помехой. Но для ученых это кладезь информации. Команда исследователей из компании Nestl´ Purina PetCare решила изучить ящики для мусора как записи поведения: почесывание перед приседанием, вращение, точная геометрия места для захоронения.
Ученые построили был составлен подробный словарь этих жестов — полная «этограмма», или каталог, поведения, характерного для каждого вида, — а затем определены характерные движения кошачьих в туалете: уход за шерстью, копание, обнюхивание подстилки. «Мы проанализировали 39 различных форм поведения кошек в ящике для мусора, понимая, что в зависимости от их удовлетворенности ящиком для мусора, окружающей средой и динамикой вокруг них, это поведение будет меняться», — говорит Рейджен Макгоуэн, директор по разработке цифровых продуктов и продуктов с использованием искусственного интеллекта в Purina и один из авторов статьи, недавно опубликованной в журнале Applied Animal Behavior Science, посвященной разработке монитора для туалета Purina с искусственным интеллектом. «Мы поняли, что эта этограмма может стать ключом к их здоровью.»
Кошки часто страдают от диабета, ожирения, заболеваний почек, гипертиреоза, инфекций мочевыводящих путей и многих других заболеваний. Исследователи надеялись предсказать и предотвратить эти заболевания, обучив систему искусственного интеллекта всему, что кошка может делать в ящике для мусора. Они полагали, что искусственный интеллект может предупреждать владельцев кошек о проблемах со здоровьем задолго до того, как у кошек, которые всегда были стойкими и отчужденными, появятся признаки.
О поддержке научной журналистики
Если вам понравилась эта статья, подумайте о том, чтобы поддержать нашу журналистику, отмеченную наградами, подписавшись на нее. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее впечатляющих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.
Но получить 39 типов поведения было непросто. Проект начался в 2018 году. Команда собрала данные о 191 кошке — 140 в исследовательском центре компании в Миссури и 51 в частных домах. Исследователи разместили весы с датчиками в каждом углу, которые могли обнаруживать малейшие изменения в весе и передвижении под ящиками для мусора. Затем они сделали видеозапись каждого посещения туалета, чтобы искусственный интеллект мог сопоставить визуальные данные с весом и движениями, зафиксированными датчиками. Но чтобы ИИ смог это сделать, ученым сначала пришлось сгенерировать этограмму.
Просматривая видео, они отмечали каждый толчок локтем и движение, обращали внимание на угол наклона ушей, на то, как собираются в пучок или развеваются усы. Если вы когда-нибудь наблюдали, как кошка поворачивается ровно три с половиной раза, прежде чем приступить к уборке квадратного дюйма подстилки, вы начнете понимать процесс исследования, умноженный в сотни тысяч раз. «Мы отсняли более 300 000 видеороликов, на которых кошки уничтожаются в разных ситуациях — одиночные кошки, мультикоты, в разных типах ящиков для мусора», — говорит Макгоуэн.
Затем команда сопоставила эти видеозаписи с данными о весе и движении, чтобы искусственный интеллект мог отличить быстрое позвякивание от философских размышлений. «Мы тесно сотрудничали с нашими бихевиористами, чтобы обсудить то, что они рассматривают в видеороликах, а затем нам нужно было разработать математические уравнения», — говорит Натали Лангенфельд-Маккой, менеджер по разработке продуктов ИИ в Purina.
Команда намерена использовать этот инструмент для информирования о проблемах, с которыми сталкиваются кошки, или для того, чтобы успокоить владельцев, когда все в порядке. Например, заболевание почек у кошек, прогрессирующее заболевание, которое часто остается незамеченным на ранних стадиях, можно вылечить, если выявить на ранней стадии. «К тому времени, когда большинство владельцев домашних животных заметят изменения в поведении, потеря функции почек составит более 80 процентов, и пути назад уже не будет», — говорит Макгоуэн. Согласно веб-сайту Purina, хотя «информация, предоставляемая мониторами для умных ящиков для мусора Petivity, не предназначена для диагностики, лечения или профилактики каких-либо заболеваний», мониторы могут предупреждать владельцев о «ключевых изменениях, которые могут указывать на проблемы со здоровьем, требующие ветеринарной диагностики.”
Джессика Куимби, специалист по внутренним болезням мелких животных и профессор Университета штата Огайо, использует монитор активности в своих собственных исследованиях заболеваний почек у кошек и недавно опубликовала статью, в которой клинически показано соответствующие результаты, основанные на измерениях монитора. (Куимби является членом консультативного совета Nestl Purina по уходу за домашними животными.) «Одна из первых вещей, которую вы можете заметить при появлении заболевания, еще до того, как мы узнаем, что у кошки заболевание почек, — это то, что она теряет вес и чаще мочится», — говорит Куимби. говорит. «Мы видим, как эти тенденции проявляются в данных о численности домашних животных». Кошки, объясняет она, умеют скрывать проблемы со здоровьем от своих опекунов.
Однако умный ящик для мусора позволяет у них есть свои ограничения. «Если [кошки] близки по весу и у них схожая схема выведения, это означает борьбу за систему», — говорит Лангенфельд-Маккой. Она рекомендует, чтобы пять или меньше кошек использовали одну систему. Но улучшения в возможностях искусственного интеллекта вскоре должны помочь различать похожих кошек. «Модели глубокого обучения могут выявлять тонкие различия в поведении, о существовании которых мы, возможно, даже не подозреваем, поэтому мы стремимся к этому для кошек, которые близки по весу», — говорит она.
Бытовые антагонисты — роботы-пылесосы, стиральные машины ударного действия — также могут вызывать путаницу, поэтому в ходе исследования команда провела инструктаж владельцев кошек по размещению. Но часто, когда возникают проблемы, решение зависит не столько от техники, сколько от социологии. Лангенфельд-Маккой вспоминает дом, в котором искусственный интеллект показал, что кошка вела себя как обычно, но ничего не оставила после себя. «Домашняя собака приходила за кошкой и перекусывала, что сбивало ИИ с толку», — говорит она. После установки детских ворот ИИ восстановил самообладание. Иногда в данных выделяется лабрадор.
Несмотря на то, что интеллектуальный монитор для туалета Petivity представлен на рынке в течение трех лет, команда ждала, пока у нее не будет достаточно данных, чтобы опубликовать свои научные выводы. «Smart» — один из тех брендов, которые вызывают подозрения: «умные тостеры» присылают тревожные уведомления, «умные холодильники» повышают цену молока. Поэтому, когда мы слышим «умный ящик для мусора», мы представляем себе устройство, страдающее манией величия. Новое исследование — это способ для команды Purina приоткрыть завесу тайны как для пользователей, так и для скептиков, и позволить владельцам кошек определить, может ли «smart» снять свои кавычки.
