AI驱动的智能猫砂盆数据可以为宠物健康提供有用的洞察。

对猫主人来说，猫砂盆是一个麻烦。但对科学家来说，它是一个信息宝库。雀巢普瑞纳（Nestlé Purina PetCare）的一组研究人员决定将猫砂盆作为行为记录来研究：蹲下前的抓挠、旋转、掩埋的精确几何学。

科学家们为这些动作建立了一份详尽的字典——一个完整的"行为谱"（Ethogram），即物种特定行为的目录——然后识别出猫咪浴室习惯中的不同动作：梳理、挖掘、嗅闻猫砂。

"我们确定了39种猫咪在猫砂盆中会做的不同行为，并理解到根据它们对猫砂盆的满意度、环境和周围的动态，这些行为会发生变化，"普瑞纳数字和AI产品开发总监、最近发表在《应用动物行为科学》（Applied Animal Behaviour Science）上关于普瑞纳AI驱动猫砂盆监测器开发论文的作者之一雷根·麦高恩（Ragen McGowan）说。"我们意识到这个行为谱可以成为了解它们健康的一扇窗。"

猫咪常见疾病与早期预警

猫常见患糖尿病、肥胖症、肾病、甲状腺功能亢进、尿路感染等多种疾病。研究人员希望通过在猫砂盆中猫咪能做的一切事情上训练人工智能系统来预测和预防这些疾病。他们相信AI可以在猫咪——永远坚忍和冷淡——表现出迹象之前很久就警告猫主人注意猫咪的健康问题。

但得出39种行为类型并非易事。该项目始于2018年。团队从191只猫收集数据——其中140只在密苏里州的公司研究中心，51只在私人住宅。研究人员在猫砂盆下方四角放置了带传感器的秤，可以检测到猫砂下方重量和运动的微小变化。然后他们录制了每次如厕的视频，以便人工智能将视觉数据与传感器记录的重量和运动数据关联起来。

但要让AI做到这一点，科学家们首先必须生成行为谱。

30万个视频的标注过程

观看视频时，他们标记了每一次轻推和动作，仔细观察耳朵角度、胡须的聚拢或张开。如果你曾经看过一只猫在决定一平方英寸的猫砂之前精确旋转三圈半，你就开始理解这个研究过程了——乘以数十万次。

"我们拍摄了超过30万个猫咪在不同场景下排泄的视频——单猫、多猫、所有不同类型的猫砂盆，"麦高恩说。

团队然后将这些视频标签与重量和运动数据配对，以便AI能区分快速小便和哲学沉思。"我们会与我们的行为学家密切合作，讨论他们在视频中看到什么，然后我们必须开发数学方程式，"普瑞纳AI产品开发经理娜塔莉·朗根菲尔德-麦科伊（Natalie Langenfeld-McCoy）说。

从研究到产品：Petivity智能猫砂盆监测器

这些录制的分析成为普瑞纳Petivity智能猫砂盆监测器的基础，该产品于2022年发布，已进入超过10,000个家庭。该产品旨在当测量数据匹配某些猫咪疾病的已知模式时提醒宠物主人，团队定期更新软件以提高准确性。新论文记录了其创建背后的科学步骤。

该监测器可以滑入现有猫砂盆下方，能识别家中的每只猫。"我们不仅可以利用它们的体重来区分它们，还可以利用它们在猫砂盆中的模式、一天中去的时间和正常习惯，来创建我们所说的'爪印'，即该猫的签名，"麦高恩说。

团队打算让该工具传达猫咪正在遇到的问题或在一切正常时向主人提供安慰。例如，猫肾病（Feline Kidney Disease）是一种渐进性疾病，在早期阶段往往被忽视，如果及早发现是可以治疗的。

"等到大多数宠物主人注意到行为变化时，肾功能损失将超过80%，而且不可逆转，"麦高恩说。

临床验证与局限性

俄亥俄州立大学小动物内科专家和教授杰西卡·奎姆比（Jessica Quimby）在她自己关于猫肾病的研究中使用Petivity监测器，最近发表了一篇论文，展示了基于监测器测量的临床相关结果。"在疾病发作时你可能看到的最早期迹象之一，甚至在我们知道猫患有肾病之前，就是它们在减重并且排尿更多，"奎姆比说。"我们可以看到这些趋势出现在Petivity数据上。"

不过，智能猫砂盆也有其局限性。"如果猫咪体重接近并且有相似的排泄模式，那对系统来说是一个挑战，"朗根菲尔德-麦科伊说。她建议一个系统由不超过五只猫使用。但AI能力的改进应该很快有助于区分相似的猫。

家庭中的干扰因素——烦人的扫地机器人、嘈杂的洗衣机——也可能造成混乱。有时候数据中的异常值是一只拉布拉多犬。朗根菲尔德-麦科伊回忆了一个家庭，AI显示猫做了通常的行为但没有留下任何东西。"家里的狗会在猫之后来吃零食，这让AI很困惑，"她说。装上婴儿门后，AI恢复了正常。

虽然Petivity智能猫砂盆监测器已经上市三年，但团队等到拥有充足数据后才发表其科学发现。"智能"是那些引起怀疑的标签之一。当我们听到"智能猫砂盆"时，我们想象的是一个自命不凡的电器。新论文是普瑞纳团队为用户和怀疑者揭开帷幕的一种方式，让猫主人来决定"智能"是否可以去掉引号。