英國專家對人工智能養(yǎng)豬技術(shù)的展望

本刊編輯/王 苗

圖1 第13屆AI會(huì)卡蘇團(tuán)隊(duì)合影

據(jù)Jack Behan博士介紹，如今中國占有世界生豬產(chǎn)量的50%（見表1 ），但相對于成本而言，中國養(yǎng)豬的劣勢主要在于PSY較低而生產(chǎn)成本很高，這是因?yàn)橹袊B(yǎng)豬用的大豆大部分依靠進(jìn)口。表2、表3數(shù)據(jù)表明，與全球其他國家相比，中國的養(yǎng)豬業(yè)在提高繁殖力和降低成本方面還有很大的進(jìn)步空間。但與國外相比，中國有2個(gè)明顯的優(yōu)勢：人口結(jié)構(gòu)相對年輕化；農(nóng)牧業(yè)對許多年輕人來說仍然很有發(fā)展空間。這些年輕的從業(yè)者受過高等教育，精通計(jì)算機(jī)技術(shù)等新興技術(shù)。未來很長一段時(shí)間內(nèi)，中國年輕的農(nóng)學(xué)院學(xué)生對農(nóng)牧業(yè)仍然興趣濃厚。因此，人工智能在中國養(yǎng)豬業(yè)中的規(guī)模化發(fā)展將更加容易。而目前在歐洲，養(yǎng)豬從業(yè)者的平均年齡在50歲左右，他們應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的能力并不高，對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的利用和認(rèn)識(shí)程度是零散的、不同的。

另外，Jack Behan博士總結(jié)到，中國的養(yǎng)豬業(yè)正在發(fā)生迅速而根本的變化，低效養(yǎng)豬模式正在消失，養(yǎng)豬管理制度不斷向現(xiàn)代化發(fā)展。舊的養(yǎng)豬模式無法使養(yǎng)豬場獲得足夠的資金回報(bào)，以維持其低效的養(yǎng)豬成本。這些陳舊的建筑、基礎(chǔ)設(shè)施被拆除，“新一代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”承諾讓從業(yè)者能夠更好地了解戰(zhàn)略規(guī)劃的關(guān)鍵領(lǐng)域，了解規(guī)模經(jīng)濟(jì)，確保提供有擔(dān)保的低息長期再融資和建立新改進(jìn)的超現(xiàn)代綜合設(shè)施，更有利于豬場的生存發(fā)展。

表1 全球母豬存欄量、GDP/豬肉消費(fèi)量和PSY概況

在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的新時(shí)期，農(nóng)業(yè)對其利用開發(fā)的程度相對于其他行業(yè)是最小的。為了最大限度地提高母豬繁殖力，Jack團(tuán)隊(duì)在注重公豬的優(yōu)良育種，綜合利用普通人工授精和深部輸精技術(shù)的同時(shí)，還在尋求新的出路——人工智能，“智能畜牧業(yè)”的概念應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)階段人工智能技術(shù)開發(fā)主要應(yīng)用在以下方面：

1）人工智能（AI）：計(jì)算機(jī)或機(jī)器人執(zhí)行，通常與智能人有關(guān)的任務(wù)的能力。它包括學(xué)習(xí)、推理和自我糾正。它能比人類更快速、更準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生洞察力，并能自動(dòng)對洞察結(jié)果采取行動(dòng)。

2）絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)：CPS是一種由計(jì)算機(jī)算法控制或監(jiān)控的機(jī)構(gòu)。連接的CPS、人員和設(shè)備網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建了物聯(lián)網(wǎng)，設(shè)備在其中相互通信和實(shí)時(shí)與人合作，從而實(shí)現(xiàn)分散和自動(dòng)化的決策調(diào)整，以減少最終的浪費(fèi)。

表2 全球養(yǎng)豬成本對比情況 鎊/kg

表3 PSY對仔豬成本的影響

3）互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：這是一種商業(yè)模式，通過促進(jìn)2個(gè)或2個(gè)以上相互依賴的群體（通常是消費(fèi)者和生產(chǎn)商）之間的交流來提高價(jià)值。例如Facebook和Uber。同時(shí)為畜牧部門的日常工作提供便利。例如用于沿供應(yīng)鏈運(yùn)輸?shù)碾娮硬少徠脚_(tái)，也提高了將當(dāng)?shù)刎i的糞便分配給附近農(nóng)民用于種植的效率。

4）信息與通信技術(shù)（ICT）：通過電信提供信息訪問的技術(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話和其他通信媒體。

5）大數(shù)據(jù)分析：收集、組織和分析這些數(shù)據(jù)以發(fā)現(xiàn)模式、趨勢、相關(guān)性、消費(fèi)者的偏好和其他信息的過程。

6）云儲(chǔ)存:使用因特網(wǎng)上的遠(yuǎn)程服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)來存儲(chǔ)、管理和處理數(shù)據(jù)，而不是使用本地服務(wù)器或個(gè)人計(jì)算機(jī)。

在美國和歐洲，對豬的人工智能應(yīng)用的利用主要處于研究和開發(fā)的“α”版本發(fā)展階段。Jack團(tuán)隊(duì)擁有幾個(gè)能夠幫助管理養(yǎng)豬場的應(yīng)用程序，主要是人工智能技術(shù)，這些技術(shù)足以顛覆我們所知的養(yǎng)豬業(yè)，提供解決方案以降低生產(chǎn)每kg瘦肉的成本或顯著提高PSY。

從養(yǎng)豬從業(yè)者的角度分析，關(guān)鍵參數(shù)（每kg成本和PSY）的優(yōu)化需要持續(xù)地提高豬只繁殖能力，遺傳學(xué)、生物安全、營養(yǎng)、環(huán)境和飼養(yǎng)管理等方面是我們需要加以干預(yù)的必要領(lǐng)域，通過人工智能（A）、區(qū)塊鏈（B）、云計(jì)算（C）和數(shù)字化（D）的組合被描述為先決條件，這稱為A+B+C+D干預(yù)。有了這些技術(shù)，我們就可以通過大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及進(jìn)一步的算法分析來實(shí)時(shí)測量豬只的性能，增強(qiáng)對這些技術(shù)的學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)變化，成為養(yǎng)豬從業(yè)者的眼睛、耳朵和手。

Jack團(tuán)隊(duì)開發(fā)的Ingenera SA Eco系統(tǒng)能夠根據(jù)不斷更新的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，以修改或改進(jìn)解決方案。該系統(tǒng)能夠做到無創(chuàng)收集豬的表型數(shù)據(jù)。在育種計(jì)劃中為了測量和評估用于人工授精公豬的種用價(jià)值，該系統(tǒng)能夠通過射頻識(shí)別顯示單個(gè)豬的每日、每周生長率，也可以得出瘦肉組織生長率和通過飼料轉(zhuǎn)換為瘦肉組織的轉(zhuǎn)化效率；Ingenera系統(tǒng)可以應(yīng)用于單個(gè)豬，也可以為一群豬生成信息。射頻識(shí)別能夠提供一個(gè)全身的三維生物測量數(shù)據(jù)（見圖2），以確定某一特定動(dòng)物的精準(zhǔn)飼喂程序；Ingenera系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測量豬只體重，然后通過一系列算法實(shí)時(shí)計(jì)算體重組成指數(shù)：在生豬體內(nèi)分別計(jì)算瘦肉、脂肪和骨骼的重量，得到一個(gè)預(yù)測的胴體產(chǎn)量和胴體價(jià)值。目前應(yīng)用該技術(shù)的研究涉及到在豬只屠宰前2～3周，可以預(yù)測屠宰重量和價(jià)值，從而確保屠宰加工廠能夠在豬只實(shí)際屠宰前達(dá)到足夠重量。Ingenera系統(tǒng)在1周7 d，1 d 24 h持續(xù)的生物監(jiān)測中提供了一定程度的健康保障，特別是現(xiàn)在中國豬業(yè)正經(jīng)歷著災(zāi)難——非洲豬瘟，這段時(shí)期內(nèi)是真正有實(shí)際意義的。在Ingenera SA的多光譜照相機(jī)中利用熱成像和3D成像技術(shù)，使其成為提高生物安全性和減少病毒或細(xì)菌疾病傳播的必要組成部分。

圖2 基于頻射識(shí)別的智能家畜管理

圖3 Ingenera SA的多光譜照相機(jī)成像圖

舉個(gè)案例，如圖3為中國人工授精中心的2頭公豬：左側(cè)公豬為熱中性，體態(tài)正常，熱輸出的綠/黃區(qū)域?yàn)椤罢！保t色區(qū)域?yàn)闊釗p失的主要區(qū)域。然而，右邊的公豬病得很重，白色區(qū)域和擴(kuò)張的紅色區(qū)域表明了極端的熱交換，該公豬處于病毒血癥狀態(tài)，它已經(jīng)感染了病毒，正在脫落病毒顆粒。攝像機(jī)能夠比資深飼養(yǎng)員更早地識(shí)別出“問題”，會(huì)提醒我們這頭公豬不正常，存在問題。但還有很重要的方面值得一提，右側(cè)的公豬仍然可以被采集精液，而且精液質(zhì)量也是合格的，這是因?yàn)榫邮窃诠i未受到感染的5～6周前產(chǎn)生的。在這種情況下，如果沒有這些圖像，精液可能已經(jīng)被出售了。這個(gè)圖像可以提醒養(yǎng)豬從業(yè)者一個(gè)問題——及時(shí)對該公豬進(jìn)行系統(tǒng)的血液檢查、精子PCR檢測，若發(fā)現(xiàn)公豬體內(nèi)充滿病毒，應(yīng)銷毀精液、避免危機(jī)，可以立即控制病毒，最大程度減少客戶損失。

最后，Jack Behan博士堅(jiān)信依靠科技創(chuàng)新，中國豬業(yè)的未來一定是與大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合的時(shí)代。利用智能化的設(shè)備與技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遺傳效益最大化、使養(yǎng)豬成本下降、抑制細(xì)菌生長、減少病毒病原體等，綜合利用遺傳學(xué)、生物監(jiān)控、疾病和基因組學(xué)的共同優(yōu)勢，最終實(shí)現(xiàn)養(yǎng)豬場的效益最大化。