論文の概要: HenTwin: A Multimodal Digital Twin Framework for Longitudinal Biological State Monitoring in Laying Hens

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.28652v1
• Date: Fri, 19 Jun 2026 03:32:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-28 05:09:55.13948
• Title: HenTwin: A Multimodal Digital Twin Framework for Longitudinal Biological State Monitoring in Laying Hens
• Title（参考訳）: HenTwin: 産卵鶏の縦型生体状態モニタリングのためのマルチモーダルデジタルツインフレームワーク
• Abstract要約: HenTwinは5層IoTアーキテクチャとして実装されたマルチモーダルデジタルツインフレームワークである。 体表面温度、音響エネルギーエントロピー、バンドエネルギー比、光フローベース運動を結合した4次元の生体状態ベクトルを定義する。 離散時間状態遷移モデルは、ローマンLSL-Lite鶏150頭から収集した25週間の長手データから推定される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Early-life monitoring in laying hens remains constrained by fragmented single-modality sensing and the absence of formal system-level state representations. HenTwin, a multimodal digital twin framework implemented as a five-layer IoT architecture, formalizes flock-level multimodal biological state dynamics from hatch through 25 weeks of age. A four-dimensional biological state vector integrating body surface temperature, acoustic energy entropy, band energy ratio, and optical-flow-based motion is defined, with the temperature-humidity index treated as an exogenous environmental input to preserve intervention capability. A discrete-time state transition model is estimated from 25 weeks of longitudinal multimodal data collected from 150 Lohmann LSL-Lite hens across five controlled rooms at the Atlantic Poultry Research Centre, Dalhousie University. The estimated transition matrix exhibits modality-specific persistence while remaining asymptotically stable. Perturbation analysis demonstrates that a sustained +2.0 THI increase produces a stable long-run acoustic entropy elevation of 0.54 nats, approximately one-quarter of the entire 1.87-nat developmental decline observed across the study period. Pettitt change-point detection identifies coordinated multimodal developmental state transitions at Weeks 12-14. Cross-room validation suggests that structural transition parameters are partially transferable across rooms, whereas environmental input sensitivity requires room-specific calibration, supporting a two-tier IoT deployment architecture. Leave-one-out cross-validation demonstrates consistent out-of-sample model performance. HenTwin takes a first step toward formal, state-aware digital twin inference in precision livestock farming.
• Abstract（参考訳）: 産卵鶏の初期生活モニタリングは、断片化された単一モダリティセンシングと正式なシステムレベル状態表現の欠如によって制限されている。 HenTwinは5層IoTアーキテクチャとして実装されたマルチモーダルデジタルツインフレームワークで、ハッチから25週間の年齢まで、フロックレベルのマルチモーダル生物学的状態のダイナミクスを形式化する。 体表面温度、音響エネルギーエントロピー、バンドエネルギー比、光フローベース運動を一体化した4次元の生体状態ベクトルを定義し、温湿度指数を外生環境入力として処理し、介入能力を維持する。 ダルーシー大学アトランティック・ポウトリー・リサーチ・センターの5つの管理室にまたがる150のローマンLSL-Liteヘンスから収集した25週間の経時的マルチモーダルデータから、離散時間状態遷移モデルが推定される。 推定遷移行列は、漸近的に安定なまま、モダリティ特異的持続性を示す。 摂動解析により、持続+2.0THIの増加は、研究期間を通して観察された1.87ナットの発達低下の約4分の1の0.54ナットの安定した長周期音響エントロピー上昇を生じることが示された。 Pettitt 変更点検出は、Weeks 12-14におけるコーディネートされたマルチモーダル状態遷移を特定する。 クロスルーム検証は、構造遷移パラメータが部分的に部屋間で転送可能であることを示唆する一方で、環境入力感度は部屋固有のキャリブレーションを必要とし、2層IoTデプロイメントアーキテクチャをサポートする。 切り離しのクロスバリデーションは、一貫したサンプルモデルのパフォーマンスを示す。 HenTwinは、家畜の精密農業における、正式な、国家に意識されたデジタル双生児推論への第一歩を踏み出した。

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