AI-gestuurde detectie van varkensgedrag
Van camera’s in schuren tot slimme modellen
In de moderne varkenshouderij kunnen recente ontwikkelingen op het gebied van computervisie bijdragen aan geautomatiseerde bewaking en nieuwe inzichten opleveren in het gedrag en de gezondheid van dieren. Door videotechnologie te combineren met AI kan Topigs Norsvin zowel gewenst als ongewenst gedrag efficiënter detecteren dan met traditionele, handmatige systemen.
Uitgelichte afbeelding: Øyvind Nordbø en Muhammad Umair Hassan maken deel uit van het Topigs Norsvin-team dat leiding geeft aan de ontwikkeling van AI-modellen voor het detecteren van varkensgedrag.
Varkens communiceren hun gezondheid en welzijn via sociale interacties, lichaamshoudingen en bewegingspatronen. Afwijkingen van de normale groepsdynamiek worden beschouwd als ongewenst gedrag, wat het welzijn, de gezondheid en de productiviteit van varkens in gevaar kan brengen. Dit gedrag is vaak het gevolg van omgevingsfactoren zoals overbevolking of een kaal huisvestingsmilieu en kan leiden tot verwondingen, verminderde groei en verhoogde stress.
Topigs Norsvin heeft machine learning-modellen ontwikkeld op basis van kunstmatige intelligentie (AI) om de observatie van ongewenst gedrag te automatiseren. Muhammad Umair Hassan, Øyvind Nordbø en Kristine Hov Martinsen hebben een leidende rol gespeeld in dit onderzoeks- en ontwikkelingsproces.
Wat is het potentieel van AI-aangedreven modellen voor gedragskenmerken?
“De combinatie van videobewaking en kunstmatige intelligentie wordt een belangrijk hulpmiddel voor het analyseren van gedragskenmerken bij vee”, zegt Hassan. “In ons fokprogramma maken deze technologieën de weg vrij voor een meer gerichte selectie, waardoor we varkens kunnen fokken die gezonder zijn, minder stress ervaren en beter zijn aangepast aan hun omgeving.”
“We ontwikkelen momenteel computermodellen die ongewenst gedrag automatisch kunnen detecteren en vastleggen – patronen die moeilijk of zelfs onmogelijk handmatig te registreren zijn.”
"Het doel is om uitgebreide, betrouwbare en objectieve gegevens over gedragskenmerken te verzamelen, zodat we deze kenmerken in de toekomst kunnen opnemen in de fokprogramma’s van Topigs Norsvin. Bovendien kan continue, objectieve monitoring helpen bij het signaleren van potentiële problemen, zoals staartbijten in stallen met lange staarten of ander stressgerelateerd gedrag, wat proactief beheer en verbeterd dierenwelzijn ondersteunt.”
Welke kenmerken zijn relevant voor AI-gestuurde analyse?
"We richten ons op het detecteren van een reeks ongewenste gedragingen, zoals staart- en oorbijten, buiksnuffelen en welzijnsindicatoren, zoals staartpositie," legt Hassan uit. “Staartbijten is met name problematisch bij opgroeiende vleesvarkens en wordt beschouwd als een van de meest schadelijke gedragingen in de varkensproductie. Oorbijten en in de buik snuffelen zijn ook sterke indicatoren van ongemak en stress.”
Het ontwikkelingsproces
Topigs Norsvin ontwikkelt AI-aangedreven modellen via een gestructureerde aanpak in vier fasen, waarbij videogegevens, handmatige annotaties en machine learning-technieken worden gecombineerd om gedragskenmerken bij varkens automatisch te kunnen detecteren.
Videobeelden van camera’s die in varkensstallen zijn geïnstalleerd, worden ingevoerd in machine learning-modellen. Het onderzoeksteam labelt de gegevens handmatig voor kenmerken zoals staartbijten, buiksnuffelen, oorbijten en staartpositie. Na het labelen worden de gegevens verwerkt en opgeschoond, waarna ze worden gebruikt om de modellen te trainen.
1.
Annotatie
Alle gedragsannotaties moeten helemaal vanaf nul worden aangemaakt, waardoor het handmatig labelen van gegevens een tijdrovende stap is.
2.
Voorbewerking van gegevens
De gegevens worden genormaliseerd en vervolgens verdeeld in trainings-, validatie- en testsets.
3.
Modeltraining
De opgeschoonde gegevens worden gebruikt om het machine learning-model te trainen in het herkennen van gedragspatronen.
4.
Testen en validatie
Het model wordt op nauwkeurigheid beoordeeld aan de hand van ‘ground truth’-gegevens om betrouwbare prestaties te garanderen.
Voorspellingsresultaten van het getrainde model: (a) Een geval van staartbijten wordt geregistreerd met een betrouwbaarheidsscore van 34%. Afbeeldingen (b) en (c) tonen het gedrag waarbij met de snuit in de buik wordt gestoken, geregistreerd met verschillende tijdsintervallen en betrouwbaarheidsscores. (d) De staartpositie (staart naar beneden) en staartbijten worden binnen hetzelfde beeld vastgelegd, maar met verschillende betrouwbaarheidsscores.
Samenvatting
Het gebruik van AI-technologie bij de analyse van varkensgedrag maakt de weg vrij voor gezondere en veerkrachtigere varkens. De ontwikkelde AI-modellen maken automatische detectie mogelijk van gedragsproblemen die voorheen moeilijk waar te nemen waren. Het plan is om deze objectief gemeten gedragskenmerken te integreren in het fokprogramma, waardoor selectie mogelijk wordt voor verbeterd welzijn en een lagere incidentie van stressgerelateerd gedrag.
Lees verder voor meer informatie: Verbetering betekent het brein nabootsen
Om de voorspellingsprestaties te verbeteren, werkt het onderzoeksteam van Topigs Norsvin aan een geoptimaliseerd AI-model. Geïnspireerd door de manier waarop het menselijk brein beweging waarneemt, verwerkt het nieuwe model videobeelden met verschillende framesnelheden en resoluties om ongewenst gedrag nauwkeuriger te detecteren.
Blijf op de hoogte voor meer inzichten in hoe Topigs Norsvin deze modellen bouwt en traint.
Wij fokken duurzaam varkensvlees
In tijden van klimaatverandering, waarin het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen een topprioriteit is, speelt het varken een sleutelrol in de duurzame voorziening van hoogwaardige eiwitten voor een groeiende wereldbevolking. Topigs Norsvin neemt de verantwoordelijkheid op zich om varkens te fokken die goed gedijen in toekomstige productieomgevingen: sterker, gezonder en efficiënter.
AI EN DUURZAAMHEID
Dierenwelzijn en gedrag zijn kernelementen van duurzame productie. Door AI te gebruiken om het gedrag van varkens te analyseren, kunnen we vroege tekenen van stress of afwijkingen herkennen. Dit zorgt voor beter welzijn, proactief management en ondersteunt ons doel om gedragskenmerken te integreren in onze fokprogramma’s.
VERANTWOORD GEBRUIK
Het toenemende gebruik van AI brengt belangrijke ethische overwegingen met zich mee – zoals transparantie, vooringenomenheid en verantwoord gebruik van hulpbronnen. Bij Topigs Norsvin streven we ernaar om, door AI in te zetten bij de ontwikkeling van technologie voor dierlijk gedrag, AI te implementeren als een instrument dat een positieve bijdrage levert aan de samenleving door de gezondheid en het welzijn van onze varkens te verbeteren.