Искусственный интеллект, робототехника и компьютерное зрение стремительно внедряются в молочное животноводство, помогая решать проблему нехватки рабочей силы, повышать производительность и контролировать здоровье коров, хотя при этом по-прежнему требуется участие человека.

Мы все видели фильмы «Терминатор», «Я робот», «Матрица», «Эра Альтрона», «ВАЛЛ-И». Список можно продолжать бесконечно. Если Голливуд чему-то и научил нас в отношении взаимодействия роботов и людей, так это тому, что эти механические чудовища, созданные для служения, в конечном итоге сбросят свои транзисторные оковы и жестоко свергнут человечество. Хотя это предрешенный исход (нервный смех), нам не мешает воспользоваться преимуществами, которые предлагают наши неминуемые кремниевые повелители, задействовав эту технологию.

Для производителей молочной продукции, сталкивающихся с нехваткой рабочей силы, ростом затрат на производство и усилением контроля на фермах, эти технологии могут стать чем-то большим, чем просто диковинкой или популярными телевизионными персонажами. Они могут стать эффективными практическими инструментами. Пока другие отрасли ведут борьбу с аналогичными вызовами, инвестиции, развитие вычислительной техники и материаловедения привели нас к моменту, когда научная фантастика стала реальностью. C-3PO больше не находится в «далекой-далекой галактике» — C-3PO находится в этой галактике, более того, в этой стране, уже сегодня. Итак, подобно Полу Ревиру, я мчусь по страницам журнала «Progressive Dairy», чтобы решительно провозгласить: «Роботы идут! Они скоро будут на каждой молочной ферме!»

Гонка за первенство в области искусственного интеллекта и робототехники: где мы находимся сегодня

Пора провести быструю проверку нормальности; да, мир сошел с ума. Если ваш канал новостей хоть немного похож на мой, вы, несомненно, видели недавнее видео, на котором гуманоидный робот Unitree гонится за дикими кабанами по улицам Варшавы, Польша, добросовестно защищая своих граждан. А как насчет робота «Panther» китайской компании UniX AI, который в настоящее время проходит испытания в реальных домах, где он убирает комнаты, готовит еду, наводит порядок и будит вас по утрам (ужас)? Калифорнийская компания Figure уже начала поставки своего гуманоидного робота Figure 03 крупным компаниям, таким как UPS и BMW. Способствуя своему внедрению в промышленность, Figure 03 оснащён датчиками давления и камерами в пальцах, что значительно повышает его способность выполнять сложные задачи, требующие ловкости и тактильной точности.

Для молочных фермеров главное здесь — не новизна, а возможности. Ловкость, зрение и гибкость, которые теперь доступны в промышленных роботах, таких как Figure 03 и UniX Panther, уже превосходят те, что требуются для многих сельскохозяйственных задач, особенно в доильном зале. С технической точки зрения современные гуманоидные роботы уже обладают степенью свободы, точностью компьютерного зрения и управлением с силовой обратной связью, необходимыми для выполнения повторяющихся задач, таких как установка доильного аппарата.

Так что же мешает? Хотя сегодня вы можете заказать гуманоидного робота NEO за 20 000 долларов, на вашей ферме он столкнется с веществом, которое может положить конец его карьере: водой. Эти роботы вполне способны работать в доильном зале, но до сих пор промышленные применения, за исключением военных, не требовали оснащения роботов материалами и уплотнениями, предотвращающими проникновение влаги, которая может повредить электронику. Это не обязательно технологическое препятствие, мешающее появлению роботов на молочных фермах, а простая инженерная проблема. Последнее усовершенствование, прежде чем научная фантастика станет научной реальностью для молочных ферм.

Пора сделать смелое предсказание: я считаю, что вполне реально ожидать появления человекоподобных или четвероногих роботов на молочных фермах в течение ближайших пяти лет. Преимущества легко представить: они никогда не опаздывают, никогда не болеют, не требуют медицинского страхования, работают круглосуточно (за исключением времени зарядки), стоят примерно как годовая зарплата, всегда соблюдают протоколы доения — и этот список можно продолжать. Поскольку развитие гуманоидной робототехники опережает совершенствование автономных систем доения из-за спроса со стороны более крупных отраслей, гуманоидные роботы, вероятно, будут служить переходным этапом для традиционных доильных залов до тех пор, пока технологии доильных залов (например, роторные системы) не догонят их.

Области, в которых роботы и ИИ быстро проникают в молочную отрасль: компьютерное зрение

Хотя я пока не встречал R2-D2 во время обхода молочной фермы (если не считать устройство для подачи корма), один из ключевых компонентов автономных роботов уже нашел применение в коммерческой сфере: компьютерное зрение. Компьютерное зрение — это элемент искусственного интеллекта, позволяющий компьютерам интерпретировать видео и изображения, преобразуя их в значимые данные. Именно эта технология позволила таким компаниям, как Waymo, внедрить услуги автономных такси. Говоря об автономных транспортных средствах, на недавнем совещании представителей молочной отрасли д-р Джо Харнер, эксперт по проектированию кормовых центров и заведующий кафедрой в Канзасском государственном сельскохозяйственном колледже, поделился своими знаниями о крупном кормовом центре для молочной фермы, который строится с учетом использования грузовиков с компьютерным зрением для автономной доставки кормов.

Однако компьютерное зрение — это не только возможность для роботов ориентироваться в окружающей среде; стационарные камеры также могут принести значительную пользу. Развитие этой технологии продолжается с целью мониторинга оценки физического состояния, хромоты и даже соблюдения протоколов доения. Доктор Джеки Борман и её студенты из Университета Пердью применили эту технологию для анализа эффективности работы смесителей-кормораздатчиков. Программа обрабатывает видеозапись с камеры, установленной прямо над миксером, и распознает «зоны интереса» — пиксели различной интенсивности, которые соответствуют скоплениям разных типов корма (например, зерна и грубых кормов). По мере смешивания система с помощью специального статистического метода оценивает, как меняется однородность распределения пикселей во времени. Сравнив свой метод с традиционными методами измерения эффективности смешивания и однородности TMR, такими как Penn State Particle Separator (PSPS) или минеральный анализ, исследователи показали, что их метод позволяет эффективно оценивать качество смешивания. Эта работа подтверждает потенциал данной технологии в обеспечении непрерывной оценки каждой партии смешанного корма на молочной ферме в реальных условиях, вместо эпизодических выборочных проверок с помощью PSPS, что позволяет перейти от периодических проверок к непрерывному контролю качества кормов. Для фермеров возможность опережать потенциальные проблемы с однородностью смеси обеспечит стабильность размера частиц и равномерность распределения питательных веществ, что улучшит здоровье рубца коров и эффективность кормления.

Во время недавней презентации на конференции High Plains Nutrition Conference д-р Джеффри Бьюли из Holstein USA рассказал о нескольких коммерческих технологиях компьютерного зрения, которые в настоящее время применяются в молочном животноводстве. Вот некоторые примеры:

• CattleEye, которая служит системой раннего предупреждения о хромоте, собирает данные о мобильности, а также об оценке физического состояния.
• Bovicair, которая помогает отслеживать потенциальные проблемы с благополучием животных и управлением кормлением.
• Catte Care, которая измеряет соблюдение процедур доения.

Бьюли также выделил искусственный интеллект Vet Vision AI, ведущий круглосуточный мониторинг индивидуального поведения коров по секциям. В настоящее время наша организация занимается разработкой инструмента, помогающего анализировать ускоренную видеосъемку (таймлапс) у кормового стола для контроля стабильности времени раздачи и подталкивания корма, времени фиксации в хэдлоках, чистки стойл и т.д. Будучи специалистом по кормлению, я тоже виновен в том, что часто повторял: «Коровам нужно больше глаз». Так почему бы не направить на них дополнительные робо-глаза?

Революция в области ИИ и робототехники

Мы, несомненно, живём в невиданные времена, когда технологии развиваются с головокружительной скоростью. Иногда это может казаться совершенно ошеломляющим. В других случаях возникает соблазн нажать на «кнопку упрощения» и чрезмерно полагаться на технологии. Бог знает, как мне хотелось, чтобы ChatGPT написал всю эту статью. Хотя некоторые аспекты наших обязанностей будут дополняться этими технологиями, по-прежнему крайне важно сохранять фундаментальные знания и представление о нашей сфере, чтобы понимать, как правильно применять эти инструменты. ИИ и робототехника не заменят хороших менеджеров молочных ферм, но они будут все активнее вознаграждать те хозяйства, которые понимают, как интегрировать данные, внедрять технологии, последовательно автоматизировать процессы и направлять человеческий труд туда, где критически важное значение имеет здравый смысл.

Мой призыв к молочной отрасли таков: вместо того чтобы упорствовать и сопротивляться этим изменениям, почему бы не найти способы адаптироваться к нашим потребностям, получить новые знания и, в конечном итоге, улучшить здоровье и продуктивность наших коров? Почему бы не снизить себестоимость производства, используя современные инструменты в нашей системе? Процитирую одного из моих любимых авторов: «Будущее наступает, нравится нам это или нет. Единственный выбор, который у нас есть, — это то, будем ли мы теми, кто определит его облик».