Vil du holde en ko glad? AI, robotteknologi kunne holde svaret

Selv køer har følelser, og en glad ko er en bedre mælkeproducent end en under stress. Men hvordan læser mælkeproducenter et individuelt kvæg, der ikke er kendt for sit ansigtsudtryk blandt en besætning på op til 10, 000?

Richard Voyles, en professor ved Purdue Polytechnic Institute, mener, at kunstig intelligens og robotteknologi kan være nøglen til at give mælkeproducenter dybdegående data om status for deres besætning, herunder sygdom eller angst.

"I afgrødelandbrug, vi er ligeglade med individuelle aks eller hvedekorn sammenlignet med en hel mark, " sagde han. "Men vi bekymrer os om individuelle køer eller grise. Hvert enkelt dyr spiser forskelligt og bliver sygt forskelligt.

"Pointen er, at behandle dyr godt øger produktiviteten med så meget som 15 %. Det er en markant stigning. "

Voyles samarbejder med ingeniør- og landbrugskolleger på Purdue og to andre universiteter om to forskningsprojekter for at forsyne husdyr- og mælkebønder med et væld af ny information om deres besætninger. Begge projekter modtog finansiering fra det amerikanske landbrugsministerium.

I modsætning til en kornmark, det er svært at bestemme sundheden for besætningen af ​​køer bare ved at flyve over dem med en drone. Med det i tankerne, Voyles ser på problemet indefra og ud ved hjælp af robotpiller indtaget af køerne.

De små robotter er mobile, tillader bevægelse mellem hvert af de fire mavekamre i en ko.

"Det er her AI kommer ind, " sagde han. "Vi skal være i stand til at flytte de robotter rundt, så vi på alle niveauer har en fornemmelse af, hvad der foregår derinde, for virkelig at forstå tingene."

Prototyperne er større og lavet af polymerer, så på dette tidspunkt opløses de ikke i mavesyrerne. Sådanne piller forventes at blive givet af mennesker. Men dyr som køer får næringsstoffer fra plantebaseret mad ved at gære det i en opdelt mave før fordøjelsen. Så faste, i stedet for at blive bestået, opstødes og tygges igen.

Forskere, herunder dyreforskere, arbejder med Voyles, ser på ny bevægelsesmetode til robotterne. De skal have meget lav effekt og være afhængige af ekstern sensing og strømforsyning og genopladning.

De indre organer i en ko gør bevægelse - eller blot ophold i et af mavekamrene - et vanskeligt forslag.

"Komaver oplever konstant sammentrækninger og flytter ting rundt, mens de omdanner ufordøjeligt til fordøjeligt protein, " sagde Voyles. "Vi har virkelig brug for at blive inde i mavekammeret, fordi det er meget komplekst, meget lagdelt. Men det, der sker, er, at pillen altid ender det forkerte sted, hvis de ikke er robotter."

Voyles er leder af Collaborative Robotics Lab på Purdue, fokuserer sin forskning på nye robotmekanismer, sensorer, selvtilpassende software og realtidsstyring. Oprindeligt tændt på robotik under atomhændelsen Three Mile Island som en Purdue -bachelor, Voyles sagde, at forbindelsen mellem ingeniørteori, reelle teknologiske problemer og tekniske løsninger begejstrer ham fra både ingeniør- og ingeniørteknologi-perspektivet

Voyles arbejder sammen med kolleger i Penn State og Virginia Tech for at udvikle et tusindben-inspireret bevægelsessystem til inde i dyrene, der i sig selv er sikkert. Han tror på pillerne, med videre udvikling, i sidste ende kunne have en anvendelse i menneskelig kirurgi og velvære.

Kombineret med robotpillerne er anden fase af arbejdet:Udvikling af et kropssensornetværk for hele besætninger ad gangen, tilbyde landmændene nærmere overvågning af køernes sundhed til enhver tid.

Robotpillerne kunne sikkert forbinde data ud til et halsbånd på koen, som så sendes til et netværk via enten mobiltelefon eller wi-fi-signal. Både robotpillerne og netværksforskningen er finansieret gennem National Science Foundation og det amerikanske landbrugsministerium.

"De bevæger sig rundt i store flokke, så vi har brug for at vide ting som, hvem der hoster og hvor, " sagde Voyles. "Behøver vi at isolere dem, er der sygdom involveret, har de brug for medicin?"

Han sagde, at landmænd mere specifikt kunne finde ud af, hvilke køer der er syge, reducerer omfattende anvendelser af antibiotika til kun de dyr, der har brug for det.

Anvendelsen strækker sig ud over medicin til daglig vedligeholdelse såsom fodring. Malkekøer fodres mindst to gange om dagen, hvis ikke mere, så der er mange muligheder for at justere deres kost med vitaminer, mineraler og andre kosttilskud på en naturlig måde. Men vi skal spore individuelle køer.

"Hvis vi bruger dette netværk til at bringe dataene i hele gården som et digitalt stof tilbage til landmændene, de kan træffe beslutninger og derefter sende det tilbage til ting som robotfødere, "Sagde Voyles.

Med dette som grundlag, Voyles forudser at opbygge omfattende netværk med forskellige niveauer af analyse ved hjælp af kunstig intelligens og aggregering af et dyrs adfærd i flokkens adfærd.

At bruge teknologi til at forbedre dyrebrugets kvalitet og produktivitet går ud over et forretningsmæssigt synspunkt. Der er potentiale for store globale konsekvenser med hensyn til brug af jord og vand

"Nu er der et vigtigt aspekt af bæredygtighed derinde, når du taler om det her, " sagde Voyles. "Hvis du kan forbedre dyrenes sundhed og produktivitet, du kan reducere metan. Du kan også optimere deres vandforbrug og arealanvendelse og samtidig forbedre deres trivsel. "