חוות קונטיקט זו חולבת פרות לצורך נתונים

באמצע שנות השבעים היו במשק החלב האמריקני הממוצע כ 25 פרות. כיום, בפעולות רבות יש יותר מ -3, 000 - מספר שכמעט לא נשמע לפני 25 שנה.

ניהול יעילות של עדרים גדולים יהיה קשה, אולי אפילו בלתי אפשרי, ללא ההתקדמות האחרונה בתחום המחשוב והאוטומציה. ברוב המחלבות קיימות מכוני חליבה ודיור משולב בדוכן חופשי, המכפיל או משולש ייצור לשעת עבודה. יחידות החליבה מתנתקות אוטומטית כדי להפחית את בעיות בריאות העטין ולשפר את איכות החלב, ואילו משדרים של מזהי פרות מאפשרים לחקלאים להקליט אוטומטית נתוני ייצור.

התקדמות הטכנולוגית הגדולה האחרונה שהשפיעה על תעשיית החלב האמריקנית היא פיתוח מערכות חליבה אוטומטיות - או חלבונים "רובוטיים".

במרכז מחלבות קלוג של אוניברסיטת קונטיקט אנו משתמשים בחלבונים רובוטיים כמו גם בחיישנים אחרים כדי לפקח על 100 פרות והסביבה הגופנית שלהם. באמצעות עבודה זו, שהושקה באביב הקרוב, אנו מקווים לעקוב אחר התנהגות ובריאות פרה פרטנית בזמן אמת כדי לשפר את יעילות הייצור ורווחת בעלי החיים.

נתונים גדולים ופרות

חלביים רובוטיים יכולים לקצור חלב ללא מעורבות אנושית. למעשה, הפרות מחליטות מתי לחלוב, נכנסות למכונה ללא פיקוח אנושי ישיר. המערכת הרובוטית מזהה אוטומטית את הפרה ומריחה ריסוס טאטא מחטא לפני שזרוע רובוטית מצמידה את כוס התה לחליבה.

זה שונה מאוד מחליבת מכוניות, שם המנהלים מחליטים מתי לחלוב פרות, בדרך כלל שלוש פעמים ביום. כל יחידת חליבה רובוטית משרתת 50 עד 55 פרות.

בהתחשב במחיר הגבוה של הגרסאות המוקדמות של החלבונים הרובוטיים והגודל הגדול של עדרי ארה"ב, למחלבות אמריקאיות היה עניין מינימלי בחלבונים רובוטיים לפני 2010. עם זאת, מספר מערכות החליבה האוטומטיות במדינה עלה ליותר מ -2, 500 יחידות בשנת 2013, בעיקר עקב שיפורים בעיצוב בדגמים החדשים יותר. ברחבי העולם פועלות כיום למעלה מ- 35, 000 מערכות חליבה אוטומטיות.

לא זו בלבד שהמכונות החדשות הללו השתפרו בקטיף חלב ביעילות, אלא יש להם יכולת נוספת לאסוף מידע רב יותר על ייצור, הרכב חלב והתנהגות פרה. זה מאפשר ליצרנים לקבל החלטות ניהול מושכלות יותר.

בעזרת מערכות חליבה רובוטיות, הפרות מנהלות את המופע. הם מחליטים מתי לאכול, להמתין, לנוח או לחלוב. הם גם צריכים להשקיע פחות משעה ביום בפועל בחלב; לפני החלבונים הרובוטיים, החליבה ארכה לעתים קרובות שלוש עד חמש שעות ביום.

רצינו לדעת: מה הם עושים עם שארית היום שלהם? כיצד התנהגות זו משפיעה על הייצור או משמשת לציון מצב בריאותי? כשלעצמם, יחידות החליבה אינן יכולות לאסוף מידע מסוג זה, שיהיה מועיל מאוד לברר בשלב מוקדם אם פרה מסוימת מפתחת בעיה בריאותית.

"C-cow" שלנו - מערכת פיזית-סייבר הכוללת את הפרות, החלבונים הרובוטיים, מצלמות הווידיאו וחיישנים אחרים - יעקוב אחר נתונים על הפרות שלנו בכל עת. זה יגיד לנו, בין היתר, לאן הפרות הולכות כשלא חולבים אותן; כאשר הם מחליטים לאכול, לנוח או לעשות פעילויות אחרות; והרכב החלב שלהם. חיישנים הממוקמים בתוך הגוף אפילו יגידו לנו את החומציות בתוך אחת מהבטן שלהם, מה שיכול להיות אינדיקטור מרכזי לבעיות עיכול.

מיטוב מחלבות

אנו מקווים כי כל הנתונים הללו יאפשרו לנו לקבל החלטות בזמן ברמת הפרה האישית, דבר שלא קל לעשות בעדרים גדולים. "מחלבת דיוק" זו יכולה לעזור לנו להבין כיצד פעילותה של פרה פרטנית - אכילה, עמידה, מנוחה, חליבה, משפיעה על ייצור החלב שלה, על איכות החלב שלה ועל בריאותה.

אנו מתכננים לנתח את הנתונים בעזרת למידת מכונה, סוג של בינה מלאכותית שיכולה למצוא דפוסים בכמויות גדולות של מידע. המחשב ישווה את הנתונים מול מודל של אופן הפעולה של המחלבה בתנאים אידיאליים. המודל שלנו לוכד מאפייני ביצועים קריטיים - איכות חלב ופרודוקטיביות - וכן אילוצים רלוונטיים, כמו בריאות הפרט ומצב הרבייה.

כאשר פועלת המחלבה, הנתונים בזמן אמת יאפשרו לנו להעריך עד כמה רחוק החווה האמיתית שלנו נמצאת מהאידיאלי. לאחר מכן נוכל לשלב מידע זה עם אלגוריתם אופטימיזציה מתמטי כדי לקבוע כיצד עלינו לשנות או להתאים את התהליך. לדוגמא, האלגוריתם עשוי להציע התאמה של סוג טפטוף התה, התוכן התזונתי של ההזנה או משך הזמן שכל פרה מבלה בהאכלה.

אנו מקווים כי עבודתנו תאפשר לרפתנים ברחבי ארה"ב לנהל טוב יותר פרות בודדות במסגרת קבוצתית - לא רק כדי לשפר את ייצור החלב, אלא לחזק את בריאות הפרות.

מתיו שטובר, עוזר פרופסור להנדסה כימית וביו-מולקולרית, אוניברסיטת קונטיקט

גארי קזמר, פרופסור חבר לפיזיולוגיה של הנקה, אוניברסיטת קונטיקט

שלו גופטה, עוזר פרופסור להנדסה, אוניברסיטת קונטיקט

סטיבן צין, פרופסור למדעי בעלי החיים, אוניברסיטת קונטיקט