Umělá inteligence

Umělá inteligence v živočišné výrobě

Člověk poprvé domestikoval zvířata před několika tisíci lety a od té doby se při rozhodnutích ohledně jejich chovu spoléhal na instinkty, smyslové podněty a nashromážděné znalosti. Chov zvířat byl tradičně rozptýlený a většina chovatelů měla ještě před deseti lety omezený přístup k moderním technologiím, jako je vysokorychlostní internet, chytré telefony a cenově dostupný výpočetní výkon.

 

 

Obě tyto okolnosti se v současnosti rychle mění. Mnoho farmářů spojilo své síly, aby pokročilo v udržitelném chovu zvířat a hospodaření se zdroji. Používají řadu špičkových technologií, které jim umožňují nejen monitorování stavu prostředí, ale také vzdáleně monitorovat hospodářská zvířata s malým narušením, což výrazně zlepšuje produkci a welfare zvířat.

 

Ale každá mince má dvě strany. Pokrok přišel za vysokou cenou. Rozvinul se velkochov, což v některých ohledech problém ještě zhoršilo. Poptávka po živočišných produktech vzrostla, zemědělské provozy se zvětšily a zároveň zabírají méně místa, aby byla zachována nákladová efektivita. Pokud jde o pohodu a zdraví zvířat, to se stalo do značné míry vedlejší.

 

Umělá (strojová) inteligence

Umělá inteligence je interdisciplinární věda s mnoha přístupy, je studována po desetiletí, avšak stále je jedním z nejméně pochopených podoborů počítačových věd. Strojové učení a pokroky v hlubokém učení způsobují změnu paradigmatu téměř v každém odvětví technologického průmyslu. Stroje nyní mohou díky umělé inteligenci napodobovat, a dokonce překonávat lidskou inteligenci, od vývoje inteligentních asistentů až po samořídící auta. Strojová inteligence, na rozdíl od inteligence, kterou projevují lidé nebo zvířata, se označuje jako umělá inteligence, což je široká oblast informatiky.

 

Stroj již nemá před programované reakce pro každý možný scénář, což je klíčový bod. Stroj může udělat nový a přesný úsudek na základě toho, co se dříve naučil. Umělá inteligence je schopna řešit problémy, racionálně se chovat a jednat jako lidé. Má pozoruhodnou schopnost zapojit se do uvažování, efektivně řešit složité problémy a získávat nové znalosti prostřednictvím učení. V živočišné výrobě se umělá inteligence používá ke změně způsobu řízení a sledování hospodářských zvířat, od drůbeže a dojnic až po prasata.

V živočišné výrobě se umělá inteligence používá ke změně způsobu řízení a sledování hospodářských zvířat, od drůbeže a dojnic až po prasata.

 

Historické pozadí umělé inteligence

Nejstarší zmínky o inteligentních robotech a umělých bytostech lze nalézt v řeckých mýtech a Aristotelův vývoj sylogismu a jeho použití deduktivního uvažování znamenaly významný obrat ve snaze lidstva porozumět své inteligenci. Navzdory dlouhým a hlubokým kořenům je historie umělé inteligence, jak ji známe dnes, stará méně než sto let. Publikace článku anglického matematika Alana Turinga „Computing Machinery and Intelligence“ z roku 1950 stála u zrodu umělé inteligence. Termín „umělá inteligence“ poprvé použil John McCarthy v roce 1956 na své první akademické konferenci na toto téma. V polovině 60. let přicházely velké finanční prostředky na výzkum umělé inteligence z ministerstva obrany Spojených států a laboratoře umělé inteligence byly zřízeny po celém světě. Během následujících let, se obor rychle rozvíjel.

 

Aplikace umělé inteligence v chovu hospodářských zvířat

Hlavní výzvou v chovu zvířat je získávání dat. Na farmě je získání přesných informací o běžném provozu prakticky nemožné. Farmy, zvláště ty velké, neví, kolik jednotlivé zvíře sežere, jak se pohybuje, pije, jakou má tělesnou teplotu, úroveň stresu, zda má ideální podmínky ustájení nebo nemoc a podobně. Bez přesných, chytrých a včasných dat je ošetřování jednotlivých zvířat téměř nemožné. Nové digitální technologie však mají potenciál zacelit mezeru v údajích. Chytré telefony a počítače nyní používá k přístupu na internet více než 50 % světové populace. Výsledkem je, že bezpočet farmářů, kteří chovají zvířata, má nyní jednoduchý přístup k výpočetní síle. 

 

V mnoha oblastech navíc stále dochází k technologickému pokroku. Každý den vzniká nová technologie ve prospěch lidí a jejich pohodlí. Umělá inteligence zásadně mění herní pole. Chov hospodářských zvířat může být pomocí umělé inteligence zefektivněn různými způsoby. V mnoha z nich se používá pokročilá prediktivní analytika a počítačové vidění. Abychom lépe porozuměli rozsahu potenciálu umělé inteligence v této oblasti, podívejme se na některé z nejtypičtějších případů použití.

Rozpoznávání obličeje není nic nového, ale nyní se používá také k identifikaci hospodářských zvířat.

 

Identifikace zvířat

Dříve farmáři vedli manuální záznamy o svých zvířatech, včetně jejich zdravotní historie, věku, reprodukce, rychlosti růstu a krmných návyků. Umělá inteligence usnadňuje zpracování těchto dat a získávání poznatků z nich. Zemědělci mohou plně automatizovat identifikaci hospodářských zvířat pomocí počítačového vidění. Pro přístup ke všem relevantním podrobnostem o stavu a minulosti konkrétního zvířete stačí naskenovat identifikační číslo kódu.

 

Rozpoznávání obličeje není nic nového, ale nyní se používá také k identifikaci hospodářských zvířat. Technologie rozpoznávání obličeje usnadní sledování celého stáda s minimální lidskou interakcí. To má umožnit individuální sledování chování, včasnou detekci kulhání a přesné zaznamenávání návyků při krmení.

Chovatelé mohou plně automatizovat identifikaci hospodářských zvířat pomocí počítačového vidění.

 

Monitorování pití a krmení

Zařízení internetu věcí (IoT) vybavená počítačovým viděním dokážou zaznamenat vzorce pití a krmení hospodářských zvířat a poskytnout farmářům užitečné informace. Senzory pomáhají v tomto procesu sledováním spotřeby krmiva ve dne i v noci. Pomocí dat zpracovaných systémem umělé inteligence mohou farmáři rozpoznat zvířata s neobvyklými krmnými návyky, které mohou být známkou behaviorálních nebo zdravotních problémů. Kromě toho mohou nashromážděná data použít k odhalení vztahů mezi konkrétními způsoby krmení, přírůstkem hmotnosti a zdravím zvířat. Farmáři mohou testovat různá nastavení a identifikovat ta nejlepší s pomocí pokročilé analýzy.

 

Robotické systémy založené na umělé inteligenci se používají pro krmení hospodářských zvířat podle jejich nutričních potřeb.

 

Automatizované vážicí systémy

Zvířata často zažívají stres při používání váhy. To má dopad jak na jejich pohodu, tak na účinnost vážení. S ohledem na to je zásadní, aby byl proces co nejrychlejší a nejjednodušší. To je usnadněno automatizací. Citlivé senzory eliminují potřebu ručního skenování tím, že přesně detekují hmotnost ve zlomku sekundy a automaticky zaznamenávají výsledky do databáze. Tato data mohou být zpracována systémem umělé inteligence a lze z nich čerpat poznatky, které pomohou zlepšit zemědělské postupy. Systém dokáže určit vztahy mezi hmotností zvířete a jeho historií díky identifikaci daného zvířete. 

 

Welfare zvířat

Umělá inteligence má potenciál významně zlepšit pohodu zvířat a současně snížit epidemiologická rizika. Pomocí zvukové analýzy, aktivity zvířat, vzorců krmení a příjmu vody, radiofrekvenční identifikace a dalších technologií precizního chovu lze pomocí umělé inteligence monitorovat zdraví a welfare zvířat.

 

Monitorování tepelného stresu

Monitorování tepelného stresu je dalším způsobem, jak může umělá inteligence zlepšit pohodu zvířat. Hospodářská zvířata jsou často vystavena vysokým teplotám kvůli vysoké hustotě zvířat na relativně malém prostoru, což má často škodlivý dopad na jejich fyzické i duševní zdraví. Pro včasnou detekci tepelného stresu a zjištění zdravotního stavu se používá kamerová technologie. Senzory zabudované do systému založeného na umělé inteligenci mohou shromažďovat data o teplotě, získávat informace o jejím vzestupu a poklesu a propojit je s konkrétními akcemi nebo chováním. Model strojového učení rozpozná vzory, které zvyšují riziko vyčerpání z horka a odešle výstrahu v reálném čase, pokud teplota dosáhne úrovně, která byla označena jako nebezpečná. Chovatelé mohou v této oblasti zavést zlepšení pomocí údajů, které shromáždili.

 

Monitorování zvuků

Hlasové a zvukové projevy hospodářských zvířat mohou poskytnout farmářům důležité informace o jejich životních podmínkách. Anomálie zvukových projevů zvířat lze rozpoznat a kategorizovat pomocí algoritmu strojového učení, který byl trénován na zvukových datech převzatých z nahrávek. Živé nahrávky lze také použít k řízení interakcí mezi zvířaty. Systém dává farmáři možnost zastavit šíření jakéhokoli patologického chování a okamžitě zasáhnout, pokud k němu dojde.

 

Vyšetření výkalů

Výkaly mohou poskytnout cenné informace o dobrých životních podmínkách zvířat. Farmáři mohou své kontroly zautomatizovat pomocí počítačového vidění, aby našli anomálie, místo aby to museli dělat ručně. Výkaly zvířete obsahují patogenní bakterie, pokud je jimi infikováno. Na základě zkoumaného vzorku dokáže systém umělé inteligence rychle identifikovat rizika kontaminace a poskytnout farmáři přehled. Takový mechanismus je důležitou součástí postupů prevence epidemií.

 

Monitorování reprodukce a detekce říje

Pro optimalizaci šlechtitelského programu mohou chovatelé využít i prediktivní analytiku. Systém umělé inteligence dokáže sledovat cykly samic zvířat, zejména nástup říje, a doporučí tak ideální dobu pro inseminaci. Důležité je, že pravděpodobnost oplodnění ovlivňují různé faktory prostředí. Obojek vybavený pohybovým senzorem připevněný ke krku shromažďuje po celý den všechny druhy informací o zvířeti. Když dojde k říji, uvolňují se speciální hormony, které ovlivňují chování a pohyb zvířete. Složka umělé inteligence může předvídat období ovulace porovnáním nedávno shromážděných údajů (o chování) s dříve uloženými údaji. Na základě fúze všech těchto údajů systém navrhuje ideální dobu pro inseminaci. Chovatelé se tak mohou vyhnout ztrátám způsobeným nesprávnou detekcí říje. 

 

Umělá inteligence v editaci genů

Jednou z oblastí, kde se umělá inteligence významně vyvíjí, je genomika, studium kompletní sady genů v organismu. Pro sekvenování a analýzu DNA jsou systémy umělé inteligence rychlejší, levnější a přesnější. Umělá inteligence byla již použita k řešení několika problémů souvisejících s genomem, včetně lokalizace pozic nukleozomů, míst sestřihu, promotorů a zesilovačů. Byly zdokumentovány úspěchy při editaci genů způsobujících onemocnění nebo úpravě genů, které produkují vysoce výkonná zvířata odolná vůči chorobám.

 

Hodnocení pastvin

Pomocí počítačového vidění mohou chovatelé hospodářských zvířat automaticky monitorovat podmínky pastvin, aby zjistili, zda nabízejí zvířatům nejlepší možné podmínky pro krmení. Pastvinu lze hodnotit systémem umělé inteligence, který používá trénovaný algoritmus ke generování doporučení. Může například zaznamenat holá místa a pastviny, které nesplňují normy kvality kvůli plísním, suchu nebo jiným souvisejícím faktorům. Zemědělci mohou také odhadnout množství pastvy, která je pro zvířata k dispozici, na základě registrovaného obrázku a poté určit, zda jsou tato čísla v souladu s denní dávkou doporučenou na základě hmotnosti zvířat.

 

Robotické systémy

Robotické systémy založené na umělé inteligenci se používají například pro krmení hospodářských zvířat na základě jejich nutričních potřeb, pro systémy automatického dojení, pro automatické injekční systémy podávání léků a vakcín nebo pro čištění roštových podlah škrabákovým robotem.

Umělá inteligence umožňuje minimalizovat využívání zdrojů, zlepšovat krmení a zvyšovat produktivitu farmy (foto Andrew Linscott).

 

Detekce živých embryí ve vejcích

Líhně lze zlepšit, aby farmáři mohli poskytnout nejlepší prostředí pro vývoj embryí uvnitř vajec. Systém umělé inteligence připojený k inkubátorům a senzorům může extrahovat a vyhodnotit příslušná data, aby našel jakékoli změny stavu, které by mohly bránit normálnímu vývoji embryí. Farmář může na základě těchto poznatků implementovat vylepšení, aby udržoval inkubační proces v chodu. 

 

Včasná detekce neplodných vajec chrání farmáře před zbytečnými výdaji a zároveň maximalizuje využití prostoru líhně a zvyšuje produktivitu. Toho lze dosáhnout kombinací metod blízkého infračerveného hyperspektrálního zobrazování se strojovým učením. Aby farmáři rychle odstranili neplodná vejce z líhně, trénují algoritmy strojového učení pomocí datových sad obsahujících obrázky plodných a neplodných vajíček. Počítačové vidění lze použít ke sledování vývoje embryí a také k identifikaci plodných vajec. 

 

A nejen to, magnetická rezonance a modely umělé inteligence, které snímky hodnotí a kategorizují, umí určit pohlaví během prvních několika dnů inkubace. To by mohlo ukončit spornou praxi zabíjení samčích kuřat na farmách. 

 

Výhody a nevýhody umělé inteligence

Díky technologii umělé inteligence nyní mohou chovatelé výrazně zlepšit welfare zvířat. Chytré technologie a špičkový software usnadňují sledování životních podmínek zvířat a odhalí jakékoliv anomálie, které by jim mohly ublížit. Chovatelé mohou snížit negativní dopady svého průmyslu na životní prostředí a zastavit pochybné, neetické a neudržitelné praktiky. 

 

Umělá inteligence poskytuje chovatelům bezkonkurenční podporu, která jim umožňuje minimalizovat využívání zdrojů, zlepšovat udržitelnost jejich krmných návyků a obecně zvyšovat produktivitu farmy.  Umělá inteligence usnadňuje vkládání dat do farmářských záznamů, monitorování farmářských aktivit, analýzu ekonomické výkonnosti, zlepšování zdraví zvířat a zvyšování úrodnosti půdy.

    

 

Hlavní výzvou v chovu zvířat je získávání dat. Odhaduje se, že 90 % celosvětových digitálních dat je mladších než pět let.

 

Existuje také několik nevýhod. Obecně platí, že umělá inteligence je přínosem, snižuje možnost lidské chyby a slibuje přesnost v chovu hospodářských zvířat, avšak pokud chovatelé nejsou schopni porozumět datům a použít je, jsou informace k ničemu. Problémem jsou také vysoké náklady na technologie, velké množství dat potřebných k výcviku umělé inteligence a v neposlední řadě možnost zneužití umělé inteligence ke shromažďování soukromých informací.

 

© 2024