ゴリラに餌を与える新しい方法を工学的に開発

アトランタ動物園のゴリラの自然な摂食行動を助けるために学生たちが自動給餌機を構築

左から右へ: アトランタ動物園のゴリラ飼育員のセリン・フォード氏とジョシュ・マイヤーチック氏、ジョージア工科大学のニマ・ジャダリ氏とマギー・チャン氏。 (写真提供者: Adam Thompson、Zoo ATL)

ジョージア工科大学の研究者チームは、霊長類がより自然に餌をあさることを可能にする自動給餌機をアトランタ動物園に構築した。 彼らの ForageFeeder は、指定された時間と場所にスタッフが生息地に餌を届ける動物園の以前の給餌プロトコルに代わるものです。

新しい機械では、給餌時間を毎日異なる間隔で設定できます。 これにより、ゴリラの自然な摂食行動が促進され、一日を通して追加のランダムな採餌の機会が与えられます。

アトランタ動物園の霊長類上級飼育員で論文の共著者の一人であるジョシュ・マイヤーチック氏は、「野生の霊長類の摂食行動は日常生活の重要な部分を占めている。ゴリラは通常、日中は食事をし、動き続けている」と述べた。 「人間による餌付けよりも自然な社会的交流と発育の源を提供できる、彼らの自然な餌やり行動を促進するための追加ツールが必要でした。」

ForageFeeder は、ジョージア工科大学の学生 2 人 (エンジニアとコンピューター科学者) が動物園職員と協力して構築しました。 学部生たちは、手頃な価格を念頭に置いてこの装置を構築しました。400 ドルのこの機械はオープンソースであり、製造と変更が簡単であるため、全国の動物園でこの装置を複製することができます。

この発明とその構築方法ガイドは、ジャーナル HardwareX に掲載されています。

写真提供者: Adam Thompson、Zoo ATL

アンドリュー・シュルツは、ジョージア工科大学で機械工学の博士号を取得する前は、アトランタ動物園でよく知られた人物でした。 彼はほとんどの日、ゾウと一緒に座って、ゾウがどのように鼻を伸ばし、それを使って食べ物や液体を吸い込むのかを研究していた。

2020年1月、マイヤーチックさんはゴリラの生息地から少し歩いてシュルツさんに会いに行った。

自動給餌器は 9 頭のゴリラに利用可能です (写真提供者: Adam Thompson、Zoo ATL)。

「彼らは私に、正しく動作していない新しいプロジェクトを見てほしいと言ったんです」と、現在ドイツのマックス・プランクインテリジェントシステム研究所の研究員であるシュルツ氏は回想する。 「彼らは、バイクのバッテリーで動く鹿の餌やり機を使って、ゴリラ用の自動餌やり機を独自に構築していました。良いアイデアではありましたが、理想的ではありませんでした。」

シカはゴリラに比べて食べる量が少なく、ゴリラはカブ、サツマイモ、ニンジンなどを食べることが多い。 シカの餌係がその分厚い形状に対処できなかったとき、動物園はシュルツ氏に助けを求めた。

彼はこのアイデアをキャンパスに持ち帰り、機械工学科の学生からなる垂直統合プロジェクト (VIP) チームとブレインストーミングを行いました。 毎学期 1,500 人以上の学生が参加する VIP プログラムでは、学生と指導教員が協力して、研究室と教室のカリキュラムの間のギャップを埋める長期プロジェクトに取り組むことができます。

チームはコンセプトを練り直しましたが、パンデミックのため一時停止せざるを得ませんでした。 2021年の夏までにチーム全員が卒業したため、シュルツ氏はマギー・チャンとニマ・ジャダリに頼った。 二人はそのプロジェクトを現実のものにするだろう。

翌年、チャンさんとジャダリさんは動物園と行き来し、さまざまな方法や部品をテストした。

エンジニアの張さんは鹿の餌箱を保管し、アクリル素材を追加し、残りの部分をキャンパス内の 3D プリンターとレーザー プリンターで印刷しました。 それは試練のプロセスでした。

この秋、初めて自動給餌器のスイッチが入ったとき、アトランタ動物園のゴリラたちは驚きました（ビデオ提供：アトランタ動物園）。

ジョージ・W・ウッドラフ機械工学大学院を今月卒業した張さんは、「3年生の自分にはやり遂げるスキルがあると思っていた。しかしその後、すべてが壊れ続けた」と語った。 「すでに ME 2110 を受講していて、デザインの実装方法を学びました。教室の外でプロジェクトに取り組んでいることで、エンジニアリングに対する新たな洞察が得られました。失敗したときは、悪い成績を得る以上に、それを修正する情熱を見つけなければなりません」 。」

コンピューター科学者のジャダリは、フィーダーを起動するための電子機器、ソフトウェア、リモート トリガーを構築しました。 彼は、マシンを簡単に複製できるようにするために、意図的に単純な回路、バッテリー、ワイヤーを使用しました。

「このプロジェクトは一見難しかったです」と、同じく今月卒業したジャダリさんは語った。 「私の研究では、私が書いたコードの大部分を見てテストするのは私だけであることがよくあります。そして、プロジェクトが終了するとコードはブラックホールに陥ります。これは違いました。私がコードを作成してから長い間機能しなければなりませんでした。研究現場ではこれまで直面したことのないことだ。」

フォレージフィーダーは8月から動物園に断続的に設置されている。 最初、ゴリラたちはそれをどう理解してよいのか分かりませんでした。 最初の給餌中、突然餌が生息地の周囲に飛び散ると、霊長類は逃げ出し、混乱した様子を見せた。

今では、それは定期的ですがランダムな 1 日の一部です。 霊長類には、それがいつ活性化するのか、またどのような種類の食物をもたらすのかはわかりません。

フィーダーは地面から約 15 フィートの木に吊り下げられています。 食事の時間になると、餌はバケツからトレイに落ち、そこでローターが肥料ディスペンサーのように円形のパターンでおやつを広げます。 餌はフィーダーから30フィート離れたところまで分配できます。

この装置は、研究者が行動データを深く調査して、ゴリラがどれだけ移動しているか、またゴリラが生息地をどの程度探索しているかを判断できるほど長く稼働していない。

「しかし、私たちがすでに観察していること、つまり採餌行動の増加を裏付ける統計データが得られると確信しています」とマイヤーチック氏は語った。

データに見られる結果が気に入れば、ゴリラケアチームは、9頭のゴリラが収容されている現在の生息地にさらに3台の給餌台を追加する予定だ。

チームはプロセスと装置をより耐久性のあるものにするための修正を模索し続けているが、他のアトランタ動物園の飼育員らは修正版を他の動物の生息地で使用できるかどうかを張氏に尋ねた。 ゴリラ給餌器を設置して以来、彼女とキャップストーン デザイン エキスポ チームは、動物園の樹上に生息するアンゴラ コロブス サルに餌を与えるための装置を作成しました。

これは、テクノロジーが動物福祉にどのようにプラスの影響を与えることができるかを示す良い例です。 アトランタ動物園は地元の非営利施設で、ジョージア工科大学の学生が実践しながら学んでいる姿を見るのは素晴らしいことでした。 テクノロジーは長年にわたって人間の生活を改善してきましたが、今度はゴリラの番です。

DAVID HU、プロジェクト教員アドバイザー

「エンジニアは、たとえそれが動物のためのものであっても、私たちが取り組んでいるプロジェクトを常に尊重しなければなりません」とチャン氏は語った。 「動物園のプロジェクトは非常に興味深いと思います。なぜなら、対象とする視聴者はフィードバックを提供できないからです。装置が動作を停止しても、動物は何も教えてくれません。もし彼らがそれを引き裂いても、止めるように言うことはできません。それは良いことです」現実の世界に送り込まれる前に、設計の問題を予測し、その解決策を見つけ出すことです。」

新しい研究は、ゾウの筋肉が体幹を伸ばす唯一の方法ではなく、折り畳まれた皮膚も重要な役割を果たしていることを示唆しています。

ジョージア工科大学の BIRDEE プログラムは、アトランタ地下鉄の公立学校の教師が高校生にインスピレーションを与える新しい工学カリキュラムを開発するのを支援しています。

垂直統合プロジェクトには、1 年生から博士課程までの学生が参加します。 教員の研究もサポートするスタートアップのような環境で。