BearBubbles：鼓励动物园动物觅食的互动嗅觉丰富化系统

文献标题

BearBubbles: Interactive Olfactory Enrichment to Encourage Foraging in Zoo Animals

出版信息

• 主题领域: 动物园动物福利中的互动嗅觉丰富
• 关键词: 嗅觉丰富、动物-计算机交互、动物园动物福利、黑熊、互动系统、觅食行为、多物种设计、人机交互、行为多样性、主动性

背景与问题

• 问题/挑战: 传统的动物园丰富方法，尤其是基于食物的方式，存在诸多限制，例如饮食约束、效果短暂以及感官多样性不足。现有的嗅觉丰富方法通常导致习惯化，并且很少具有互动性或主动性。
• 重要性: 丰富措施对于促进自然行为、减轻压力以及提升动物园动物福利至关重要。对于像黑熊这样的老龄动物，创新解决方案尤为必要，以应对活动减少和体重管理问题。
• 动机与相关研究: 之前的动物-计算机交互（ACI）研究已经探索了针对多种物种的互动系统，但黑熊在研究中仍然代表性不足。尽管嗅觉界面对许多物种都具有重要意义，但在ACI领域仍较为罕见。本研究旨在弥补这些空白，设计一个针对黑熊的互动嗅觉系统。

解决方案

• 提出的方法: BearBubbles，一个基于接近触发的香味泡泡系统，旨在为黑熊提供非食物型嗅觉丰富。
• 创新点:
  1. 引入一个针对黑熊嗅觉优先级设计的接近触发嗅觉界面。
  2. 通过动物自主激活和多模态参与实现主动性。
  3. 部署一个成本低、耐候性强且减少饲养员干预的系统。
  4. 评估丰富措施对动物行为和人类利益相关者感知的影响。
• 流程与关键技术:
  • 开发了一个由PIR传感器、泡泡机和香味模块组成的系统。
  • 根据黑熊偏好设计了香味（柠檬、枫糖培根、花生酱）。
  • 对两只黑熊进行了为期三周的部署，观察行为、栖息地使用和系统参与情况。
  • 通过视频编码、空间追踪以及对游客和工作人员的问卷调查收集数据。

结果

• 具体发现:
  • 觅食行为从1.0%（喂食后基线）增加到BearBubbles会话期间的5.3%。
  • 行走行为率从0.07次/分钟（喂食后基线）增加到部署期间的0.14次/分钟。
  • 栖息地使用范围在BearBubbles会话期间扩展到围栏的近50%，相比喂食后基线的约20%。
  • 熊在七次会话中触发系统198次，其中44次表现出期待行为。
• 相较基线的优势:
  • BearBubbles在不额外提供食物的情况下延长了觅食和行走行为。
  • 相较喂食后基线，活动和行为多样性增加。
• 实验/评估:
  • 采用对照重复测量设计，包括四次基线和七次部署会话。
  • 对1,682个行为事件进行编码，进行空间热图分析，并调查30位游客和3位动物园工作人员。
• 局限性与未来工作:
  • 样本量较小（两只熊）且持续时间较短（三周），限制了结果的普适性。
  • 无法对香味偏好进行统计分析。
  • PIR传感器偶尔误触发，风对泡泡分散产生影响。
  • 未来工作可探索针对其他物种的适配以及系统耐久性的改进。

总结

BearBubbles是一个基于接近触发的嗅觉丰富系统，旨在促进动物园饲养的黑熊的自然行为。在三周的部署期间，该系统显著增加了觅食、行走和栖息地使用，展示了其作为一种非食物型、主动性丰富工具的潜力。游客和工作人员的反馈积极，突出了其可行性和教育价值。尽管受到样本量和部署时间的限制，该研究为跨物种的互动嗅觉丰富提供了可扩展的框架。