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會卡蘇團隊合影

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，這是因為中國養(yǎng)豬用的大豆大部分依靠進口。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步空間。但與國外相比，中國有2個明顯的優(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，精通計算機技術(shù)等新興技術(shù)。未來很長一段時間內(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)?；l(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)用計算機技術(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，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，確保提供有擔(dān)保的低息長期再融資和建立新改進的超現(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/豬肉消費量和PSY概況

在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的新時期，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團隊在注重公豬的優(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，還在尋求新的出路——人工智能，“智能畜牧業(yè)”的概念應(yīng)運而生，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）：計算機或機器人執(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，并能自動對洞察結(jié)果采取行動。

2）絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)：CPS是一種由計算機算法控制或監(jiān)控的機構(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時與人合作，從而實現(xiàn)分散和自動化的決策調(diào)整，以減少最終的浪費。

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：這是一種商業(yè)模式，通過促進2個或2個以上相互依賴的群體（通常是消費者和生產(chǎn)商）之間的交流來提高價值。例如Facebook和Uber。同時為畜牧部門的日常工作提供便利。例如用于沿供應(yīng)鏈運輸?shù)碾娮硬少徠脚_，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、消費者的偏好和其他信息的過程。

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

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團隊擁有幾個能夠幫助管理養(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)分析以及進一步的算法分析來實時測量豬只的性能，增強對這些技術(shù)的學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)變化，成為養(yǎng)豬從業(yè)者的眼睛、耳朵和手。

Jack團隊開發(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)。在育種計劃中為了測量和評估用于人工授精公豬的種用價值，該系統(tǒng)能夠通過射頻識別顯示單個豬的每日、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)用于單個豬，也可以為一群豬生成信息。射頻識別能夠提供一個全身的三維生物測量數(shù)據(jù)（見圖2），以確定某一特定動物的精準(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時計算體重組成指數(shù)：在生豬體內(nèi)分別計算瘦肉、脂肪和骨骼的重量，得到一個預(yù)測的胴體產(chǎn)量和胴體價值。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)測屠宰重量和價值，從而確保屠宰加工廠能夠在豬只實際屠宰前達到足夠重量。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，這段時期內(nèi)是真正有實際意義的。在Ingenera SA的多光譜照相機中利用熱成像和3D成像技術(shù)，使其成為提高生物安全性和減少病毒或細菌疾病傳播的必要組成部分。

圖2 基于頻射識別的智能家畜管理

圖3 Ingenera SA的多光譜照相機成像圖

舉個案例，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)域為“正?！?，紅色區(qū)域為熱損失的主要區(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。攝像機能夠比資深飼養(yǎng)員更早地識別出“問題”，會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，這是因為精子是在公豬未受到感染的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。這個圖像可以提醒養(yǎng)豬從業(yè)者一個問題——及時對該公豬進行系統(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，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)合的時代。利用智能化的設(shè)備與技術(shù)可以實現(xiàn)遺傳效益最大化、使養(yǎng)豬成本下降、抑制細菌生長、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，最終實現(xiàn)養(yǎng)豬場的效益最大化。