We współczesnej hodowli trzody chlewnej najnowsze osiągnięcia w dziedzinie rozpoznawania obrazu (computer vision) mogą wspomagać automatyczny nadzór i dostarczać nowych informacji na temat zachowania i stanu zdrowia zwierząt. Dzięki połączeniu technologii wideo i sztucznej inteligencji Topigs Norsvin może wykrywać zarówno preferowane, jak i niepożądane zachowania znacznie skuteczniej niż w przypadku tradycyjnych systemów manualnych.
Zdjęcie: Øyvind Nordbø i Muhammad Umair Hassan są członkami zespołu Topigs Norsvin, który odpowiada za rozwój modeli AI do wykrywania zachowań świń.
Świnie komunikują swój stan zdrowia oraz dobrostan poprzez interakcje społeczne, postawę ciała i sposób poruszania się. Odstępstwa od normalnej dynamiki grupy są uważane za zachowania niepożądane, które mogą mieć negatywny wpływ na dobrostan, zdrowie i produktywność świń. Tego typu zachowania często wynikają z czynników środowiskowych, takich jak przegęszczenie lub zbyt ubogie otoczenie, oraz mogą prowadzić do urazów, spadku przyrostów i zwiększenia stresu.
Topigs Norsvin opracował modele uczenia maszynowego bazujące na sztucznej inteligencji (AI), które umożliwiają automatyzację obserwacji niepożądanych zachowań. Muhammad Umair Hassan, Øyvind Nordbø i Kristine Hov Martinsen wnoszą największy wkład w ten proces badawczo-rozwojowy.
Monitoring wideo: Materiał z Delta Norway przedstawiający świnie TN Duroc. System rejestruje pozycję ogona (ogon opuszczony) i obgryzanie ogona – nagrania wykonane przy użyciu modeli wykrywania opartych na AI z różnymi poziomami pewności.
Jakie możliwości dają modele AI w analizie cech behawioralnych?
„Połączenie monitoringu wideo i sztucznej inteligencji staje się ważnym narzędziem analizy cech behawioralnych zwierząt gospodarskich” – mówi Hassan. „W naszym programie hodowlanym technologie te umożliwiają bardziej ukierunkowaną selekcję, pomagając nam hodować świnie, które są zdrowsze, mniej zestresowane i lepiej przystosowane do środowiska”.
„Obecnie opracowujemy modele komputerowe, które będą w stanie automatycznie wykrywać i rejestrować niepożądane zachowania – wzorce, których manualne wychwycenie może być trudne, a nawet niemożliwe”.
„Celem jest zebranie kompleksowych, wiarygodnych i obiektywnych danych na temat cech behawioralnych, aby w przyszłości uwzględnić je w programach hodowlanych Topigs Norsvin. Ponadto ciągły, obiektywny monitoring może pomóc w wykrywaniu potencjalnych problemów – takich jak obgryzanie ogonów w gospodarstwach, gdzie nie są one obcinane, lub inne zachowania stresowe – co wspiera proaktywne zarządzanie i poprawia dobrostan zwierząt”.
Muhammad Umair Hassan, PhD
Dla jakich cech może mieć zastosowanie analiza oparta na AI?
„Skupiamy się na wykrywaniu szeregu niepożądanych zachowań, takich jak obgryzanie ogonów i uszu, trącanie brzuchów innych świń (belly nosing), a także wskaźników dobrostanu, takich jak pozycję ogona” – wyjaśnia Hassan. Obgryzanie ogonów jest szczególnie problematyczne u rosnących tuczników i jest uważane za jedno z najbardziej szkodliwych zachowań w produkcji trzody chlewnej. Gryzienie uszu i trącanie brzuchów to również silne wskaźniki dyskomfortu i stresu”.
Wyniki prognozowania uzyskane z użyciem wytrenowanego modelu: (a) Zarejestrowano przypadek obgryzania ogona z poziomem pewności 34%. Rysunki (b) i (c) przedstawiają trącanie brzucha zarejestrowane w różnych momentach i z różnymi poziomami pewności. (d) Pozycja ogona (ogon opuszczony) i obgryzanie ogona zostały zarejestrowane w tej samej klatce, ale z różnymi poziomami pewności.
Podsumowanie
Wykorzystanie technologii AI do analizy zachowań świń otwiera drogę do hodowli zwierząt zdrowszych i bardziej odpornych. Opracowane modele umożliwiają automatyczne wykrywanie problemów behawioralnych, które wcześniej były trudne do zaobserwowania. Plan zakłada włączenie obiektywnie mierzonych cech behawioralnych do programu hodowlanego, co umożliwi selekcję zwierząt o wyższym dobrostanie i mniejszej częstości występowania zachowań stresowych.
Dowiedz się więcej: Rozwój dzięki naśladowaniu pracy mózgu
Aby zwiększyć skuteczność prognozowania, zespół badawczy Topigs Norsvin pracuje nad zoptymalizowanym modelem AI. Czerpiąc inspirację z mechanizmów postrzegania ruchu przez ludzki mózg, nowy model przetwarza materiał wideo w różnych liczbach klatek na sekundę i rozdzielczościach, aby jeszcze dokładniej wykrywać niepożądane zachowania.
Bądź na bieżąco i dowiedz się więcej o tym, jak Topigs Norsvin buduje i trenuje swoje modele.
