生豬數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)相遇：精準(zhǔn)養(yǎng)豬革命

大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)可能會改變養(yǎng)豬業(yè)，對豬的福利和生產(chǎn)效率提高都有一系列的好處。

想象一下，在未來豬場里每頭豬的健康狀況和體重都可以通過手機(jī)應(yīng)用程序單獨被訪問，傳感器網(wǎng)絡(luò)將持續(xù)實時監(jiān)測豬的行為、飼料消耗和豬場環(huán)境，并在這些變量偏離正常范圍時向生產(chǎn)者發(fā)出警報。隨著精準(zhǔn)畜牧業(yè)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，這一前景正迅速成為現(xiàn)實，這為養(yǎng)豬行業(yè)帶來了許多令人倍感興奮的機(jī)遇。

在精準(zhǔn)畜禽養(yǎng)殖中，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘和分析通過畜禽舍中的傳感器網(wǎng)絡(luò)生成的海量復(fù)雜數(shù)據(jù)集。持續(xù)的監(jiān)測提供了全面的、詳細(xì)的信息，這些信息可以由計算機(jī)處理后供生產(chǎn)者利用，以優(yōu)化其畜禽的管理。例如，使用信息技術(shù)根據(jù)豬躺在地上與活動的時間比例將其歸類為跛足，這比簡單地向養(yǎng)豬者提供豬躺在地上的總時間要有用得多。

機(jī)器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)大大增強(qiáng)了大數(shù)據(jù)模式檢測能力。機(jī)器學(xué)習(xí)包括計算機(jī)程序和算法，這些程序和算法可以隨著時間的推移進(jìn)行調(diào)整，通過接觸大量數(shù)據(jù)來識別數(shù)據(jù)集中的正常內(nèi)容。然后，計算機(jī)可以識別出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，并報告導(dǎo)致這種偏差的條件。設(shè)備核心接觸到的數(shù)據(jù)越多，預(yù)測就越準(zhǔn)確。這樣就有能力預(yù)測疾病暴發(fā)等事件，或者在豬場中出現(xiàn)需要生產(chǎn)者介入的問題時及時通知養(yǎng)豬者。

最近，機(jī)器學(xué)習(xí)被用于人們識別美國養(yǎng)豬場此前未知的疾病傳播模式[《科學(xué)報告》(2019)9:457]。眾所周知，在農(nóng)場之間轉(zhuǎn)移動物，例如將仔豬轉(zhuǎn)移到下一步養(yǎng)殖的豬場，會增加感染豬流行性腹瀉病毒（PEDv）的風(fēng)險，但在沒有豬只移動的情況下，這種疾病在鄰近豬場之間的傳播原因尚不清楚。研究者懷疑這與氣候變化有關(guān)。為了驗證這一猜想，研究人員將來自332個母豬場的1 500多萬頭豬的運輸數(shù)據(jù)與同期的天氣模式、豬場的物理特征、附近的環(huán)境和豬只密度這些數(shù)據(jù)結(jié)合起來，以確定與疾病暴發(fā)有關(guān)的原因。機(jī)器學(xué)習(xí)算法證實，動物運輸是感染PEDv的一個高風(fēng)險因素，同時也確定了天氣的某些方面，如季節(jié)和風(fēng)速，與PEDv暴發(fā)有關(guān)。這些結(jié)果與這種疾病的空氣傳播相一致，這一發(fā)現(xiàn)是用傳統(tǒng)局限性統(tǒng)計方法不可能得到的。

回到未來的豬場方面，計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測豬只行為變化的能力令人吃驚。例如，位于豬圈上方的攝像頭現(xiàn)在可以精確地跟蹤成群的豬只，以監(jiān)測它們的行為，比如擠作一團(tuán)、覓食、打架和咬尾巴。目前，這些行為監(jiān)測必須在豬舍欄內(nèi)進(jìn)行，因為豬只躺在一起時阻礙了個體追蹤。對于單欄飼養(yǎng)的哺乳期母豬，視頻成像可用于監(jiān)測哺乳行為和壓死仔豬的事件。圖像分析還可以用來估計育肥豬的體重，其誤差在1 kg以內(nèi)，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測達(dá)到出欄體重的日齡。熱成像儀可以用來檢測身體溫度的變化，而音頻傳感器可以根據(jù)一群豬發(fā)出的聲音和咳嗽聲來檢測豬只熱應(yīng)激、疼痛和呼吸道疾病。有些相機(jī)甚至可以通過面部識別技術(shù)來識別單個豬只。

有了適當(dāng)?shù)挠嬎隳芰Γ@些豐富的數(shù)字信息可以用來快速檢測群體中的健康和福利問題。例如，帶有加速計的耳標(biāo)可以跟蹤豬的運動，并可以在豬只出現(xiàn)中度跛行跡象的14 d前自動檢測出跛行。由于在大型群體中，通常很難在豬跛行由中度變成重度之前眼觀檢測到跛行，因此這項技術(shù)有可能縮短跛行豬只接受治療的時間，并縮短其痛苦的持續(xù)時間。對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的個別監(jiān)測，如飼料轉(zhuǎn)化效率和增長率，也可能有助于制定有針對性的管理決策和提高盈利能力。

精準(zhǔn)畜牧業(yè)的興起是畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢。盡管對生產(chǎn)者來說有明顯的好處，但在這項技術(shù)普及之前，必須克服一系列的物理和技術(shù)困難。例如，所使用的傳感器必須足夠堅固，能夠承受畜禽舍內(nèi)的動物的日?；顒拥挠绊?，而安裝這些傳感器的一次性投入可能會對一些發(fā)展項目構(gòu)成障礙。設(shè)備生產(chǎn)商還需要能夠?qū)⒋髷?shù)據(jù)處理成可用輸出的計算機(jī)系統(tǒng)，而許多農(nóng)村地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)連接不良，可能會給依賴遠(yuǎn)程技術(shù)的解決方案帶來進(jìn)一步的障礙。但是，隨著這項技術(shù)在未來的發(fā)展，其中許多問題將得到解決。

要讓計算機(jī)開發(fā)出將大數(shù)據(jù)處理成有用輸出所需的算法，首先必須使用大型數(shù)據(jù)集對機(jī)器進(jìn)行“訓(xùn)練”，并根據(jù)其與豬只的健康和福利的生物學(xué)相關(guān)性對結(jié)果進(jìn)行驗證。獲取用于機(jī)器學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)需要行業(yè)內(nèi)的協(xié)作和數(shù)據(jù)共享，這對養(yǎng)豬從業(yè)者來說既有好處也有壞處。一些形式的大數(shù)據(jù)是公開的，如動物疾病發(fā)生率數(shù)據(jù)或天氣數(shù)據(jù)。其他數(shù)據(jù)只能私下提供，其中包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)和其他企業(yè)可能希望在競爭環(huán)境中保持私密的數(shù)據(jù)。用于存儲私密數(shù)據(jù)的外部管理的、受隱私保護(hù)的存儲庫未來的開發(fā)，可能有助于緩解這些問題，同時允許訪問這些數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)。

總之，利用大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)實時監(jiān)測豬只的生理情況和行為，為改善豬的健康和福利提供了許多機(jī)會。使得豬場的問題可以更快地識別和糾正，潛在的問題可以更容易地預(yù)測。豬只對環(huán)境變化的即時反應(yīng)，如提供營養(yǎng)物質(zhì)或消除應(yīng)激源，可以進(jìn)行實時監(jiān)測，并相應(yīng)地調(diào)整對這些動物的飼養(yǎng)。精準(zhǔn)畜牧業(yè)與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，可以幫助養(yǎng)豬從業(yè)者在大規(guī)模管理畜禽的同時，為畜禽提供個性化的護(hù)理。