英国专家对人工智能养猪技术的展望

本刊编辑/王 苗

图1 第13届AI会卡苏团队合影

据Jack Behan博士介绍，如今中国占有世界生猪产量的50%（见表1 ），但相对于成本而言，中国养猪的劣势主要在于PSY较低而生产成本很高，这是因为中国养猪用的大豆大部分依靠进口。表2、表3数据表明，与全球其他国家相比，中国的养猪业在提高繁殖力和降低成本方面还有很大的进步空间。但与国外相比，中国有2个明显的优势：人口结构相对年轻化；农牧业对许多年轻人来说仍然很有发展空间。这些年轻的从业者受过高等教育，精通计算机技术等新兴技术。未来很长一段时间内，中国年轻的农学院学生对农牧业仍然兴趣浓厚。因此，人工智能在中国养猪业中的规模化发展将更加容易。而目前在欧洲，养猪从业者的平均年龄在50岁左右，他们应用计算机技术的能力并不高，对互联网技术的利用和认识程度是零散的、不同的。

另外，Jack Behan博士总结到，中国的养猪业正在发生迅速而根本的变化，低效养猪模式正在消失，养猪管理制度不断向现代化发展。旧的养猪模式无法使养猪场获得足够的资金回报，以维持其低效的养猪成本。这些陈旧的建筑、基础设施被拆除，“新一代精准农业”承诺让从业者能够更好地了解战略规划的关键领域，了解规模经济，确保提供有担保的低息长期再融资和建立新改进的超现代综合设施，更有利于猪场的生存发展。

表1 全球母猪存栏量、GDP/猪肉消费量和PSY概况

在互联网飞速发展的新时期，农业对其利用开发的程度相对于其他行业是最小的。为了最大限度地提高母猪繁殖力，Jack团队在注重公猪的优良育种，综合利用普通人工授精和深部输精技术的同时，还在寻求新的出路——人工智能，“智能畜牧业”的概念应运而生，现阶段人工智能技术开发主要应用在以下方面：

1）人工智能（AI）：计算机或机器人执行，通常与智能人有关的任务的能力。它包括学习、推理和自我纠正。它能比人类更快速、更准确地从数据中产生洞察力，并能自动对洞察结果采取行动。

2）络物理系统（CPS）和物联网(IoT)：CPS是一种由计算机算法控制或监控的机构。连接的CPS、人员和设备网络创建了物联网，设备在其中相互通信和实时与人合作，从而实现分散和自动化的决策调整，以减少最终的浪费。

表2 全球养猪成本对比情况 镑/kg

表3 PSY对仔猪成本的影响

3）互联网平台：这是一种商业模式，通过促进2个或2个以上相互依赖的群体（通常是消费者和生产商）之间的交流来提高价值。例如Facebook和Uber。同时为畜牧部门的日常工作提供便利。例如用于沿供应链运输的电子采购平台，也提高了将当地猪的粪便分配给附近农民用于种植的效率。

4）信息与通信技术（ICT）：通过电信提供信息访问的技术，包括互联网、无线网络、移动电话和其他通信媒体。

5）大数据分析：收集、组织和分析这些数据以发现模式、趋势、相关性、消费者的偏好和其他信息的过程。

6）云储存:使用因特网上的远程服务器网络来存储、管理和处理数据，而不是使用本地服务器或个人计算机。

在美国和欧洲，对猪的人工智能应用的利用主要处于研究和开发的“α”版本发展阶段。Jack团队拥有几个能够帮助管理养猪场的应用程序，主要是人工智能技术，这些技术足以颠覆我们所知的养猪业，提供解决方案以降低生产每kg瘦肉的成本或显著提高PSY。

从养猪从业者的角度分析，关键参数（每kg成本和PSY）的优化需要持续地提高猪只繁殖能力，遗传学、生物安全、营养、环境和饲养管理等方面是我们需要加以干预的必要领域，通过人工智能（A）、区块链（B）、云计算（C）和数字化（D）的组合被描述为先决条件，这称为A+B+C+D干预。有了这些技术，我们就可以通过大规模的数据采集、数据分析以及进一步的算法分析来实时测量猪只的性能，增强对这些技术的学习，从而实现变化，成为养猪从业者的眼睛、耳朵和手。

Jack团队开发的Ingenera SA Eco系统能够根据不断更新的数据分析结果，以修改或改进解决方案。该系统能够做到无创收集猪的表型数据。在育种计划中为了测量和评估用于人工授精公猪的种用价值，该系统能够通过射频识别显示单个猪的每日、每周生长率，也可以得出瘦肉组织生长率和通过饲料转换为瘦肉组织的转化效率；Ingenera系统可以应用于单个猪，也可以为一群猪生成信息。射频识别能够提供一个全身的三维生物测量数据（见图2），以确定某一特定动物的精准饲喂程序；Ingenera系统能够准确测量猪只体重，然后通过一系列算法实时计算体重组成指数：在生猪体内分别计算瘦肉、脂肪和骨骼的重量，得到一个预测的胴体产量和胴体价值。目前应用该技术的研究涉及到在猪只屠宰前2～3周，可以预测屠宰重量和价值，从而确保屠宰加工厂能够在猪只实际屠宰前达到足够重量。Ingenera系统在1周7 d，1 d 24 h持续的生物监测中提供了一定程度的健康保障，特别是现在中国猪业正经历着灾难——非洲猪瘟，这段时期内是真正有实际意义的。在Ingenera SA的多光谱照相机中利用热成像和3D成像技术，使其成为提高生物安全性和减少病毒或细菌疾病传播的必要组成部分。

图2 基于频射识别的智能家畜管理

图3 Ingenera SA的多光谱照相机成像图

举个案例，如图3为中国人工授精中心的2头公猪：左侧公猪为热中性，体态正常，热输出的绿/黄区域为“正常”，红色区域为热损失的主要区域。然而，右边的公猪病得很重，白色区域和扩张的红色区域表明了极端的热交换，该公猪处于病毒血症状态，它已经感染了病毒，正在脱落病毒颗粒。摄像机能够比资深饲养员更早地识别出“问题”，会提醒我们这头公猪不正常，存在问题。但还有很重要的方面值得一提，右侧的公猪仍然可以被采集精液，而且精液质量也是合格的，这是因为精子是在公猪未受到感染的5～6周前产生的。在这种情况下，如果没有这些图像，精液可能已经被出售了。这个图像可以提醒养猪从业者一个问题——及时对该公猪进行系统的血液检查、精子PCR检测，若发现公猪体内充满病毒，应销毁精液、避免危机，可以立即控制病毒，最大程度减少客户损失。

最后，Jack Behan博士坚信依靠科技创新，中国猪业的未来一定是与大数据互联网紧密结合的时代。利用智能化的设备与技术可以实现遗传效益最大化、使养猪成本下降、抑制细菌生长、减少病毒病原体等，综合利用遗传学、生物监控、疾病和基因组学的共同优势，最终实现养猪场的效益最大化。