【中國(guó)科學(xué)報(bào)】智能化養(yǎng)豬助力育種領(lǐng)域全新探索

2025-05-30      】

隨著人工智能(AI)、自動(dòng)化等技術(shù)的持續(xù)突破,利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與高速傳輸,并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù),正持續(xù)推進(jìn)智能化養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展,逐漸成為推動(dòng)豬育種向精準(zhǔn)化、高效化、智能化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動(dòng)力。

從整個(gè)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)看,目前智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)已在環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與調(diào)控、個(gè)體識(shí)別及行為監(jiān)測(cè)、體重及體尺測(cè)量、精準(zhǔn)飼喂等方面有了廣泛應(yīng)用。

環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與調(diào)控方面,現(xiàn)有的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備可精確捕捉環(huán)境中的任何不穩(wěn)定變化,并在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)和調(diào)控指令,提醒養(yǎng)殖人員及時(shí)關(guān)注異常環(huán)境指標(biāo),及時(shí)干預(yù)。

在個(gè)體識(shí)別及行為監(jiān)測(cè)方面,對(duì)豬行為的識(shí)別能及時(shí)監(jiān)測(cè)豬的狀態(tài),精準(zhǔn)記錄生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、識(shí)別外來(lái)豬種、檢測(cè)體溫等;基于構(gòu)建的疾病模型,結(jié)合豬的外觀、體溫、行為、糞便情況和進(jìn)食量,可初步判斷豬是否患有疾病,加快疾病發(fā)現(xiàn)和診治進(jìn)程,防止疾病蔓延。

在體重、體尺測(cè)量方面,當(dāng)前可利用豬的三維圖像或者深度圖像提取體尺的特征點(diǎn),再通過(guò)三維點(diǎn)云圖像的坐標(biāo)預(yù)估體重和體尺。基于LabVIEW的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、手持式RGB-D相機(jī)等成果,研究者打破了攝像機(jī)數(shù)量有限、無(wú)法全覆蓋等困難局面,利用較高的定位準(zhǔn)度和測(cè)量精度,為豬體尺、體重的智能化測(cè)量提供了新思路。

精準(zhǔn)飼喂方面,一般包括信息采集、飼料精準(zhǔn)配制和智能飼喂3個(gè)環(huán)節(jié)。一些養(yǎng)豬企業(yè)可通過(guò)收集豬的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,分析現(xiàn)階段的營(yíng)養(yǎng)需要,建立動(dòng)態(tài)營(yíng)養(yǎng)需要模型。飼養(yǎng)人員結(jié)合營(yíng)養(yǎng)需要、成本、適口性多種因素,利用計(jì)算機(jī)配方軟件,快速且準(zhǔn)確計(jì)算出合適的飼料配方,按照采集后數(shù)據(jù)生成的飼喂曲線,進(jìn)行少量多次的反饋式飼喂。

除在日常生豬養(yǎng)殖中應(yīng)用外,智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)還作為核心技術(shù)應(yīng)用到豬育種的研究中,當(dāng)前已開(kāi)展或未來(lái)一段時(shí)間仍需進(jìn)一步突破的應(yīng)用場(chǎng)景主要涉及3個(gè)方面。

一是基因組數(shù)據(jù)的深度挖掘與分析。首先是基因組選擇育種,借助基因芯片和高通量測(cè)序技術(shù),快速、準(zhǔn)確檢測(cè)豬的基因組信息,并構(gòu)建高精度豬基因組圖譜,實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)良性狀相關(guān)的基因標(biāo)記挖掘,為基因組選擇育種提供數(shù)據(jù)支持。其次是基因組學(xué)與表型的關(guān)聯(lián),機(jī)器學(xué)習(xí)模型結(jié)合基因組測(cè)序數(shù)據(jù),可以挖掘基因與生產(chǎn)性能之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)選育。

二是多組學(xué)數(shù)據(jù)整合與復(fù)雜性狀解析。通過(guò)對(duì)多組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,全面解析豬的復(fù)雜性狀,不僅可構(gòu)建完整的“基因-性狀”調(diào)控機(jī)制網(wǎng)絡(luò),還能揭示不同基因和環(huán)境因素共同影響性狀表現(xiàn)的機(jī)制。

三是智能遺傳評(píng)估與選種選配。智慧數(shù)據(jù)采集技術(shù)結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和AI算法,對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘,實(shí)現(xiàn)對(duì)豬遺傳性能精準(zhǔn)評(píng)估,為預(yù)測(cè)后代性能和選種選配提供科學(xué)依據(jù)。種豬育種全過(guò)程的數(shù)字化管理,能減少部分人工成本和數(shù)據(jù)誤差。

面向未來(lái),隨著5G、量子計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展,AI與生物育種將深度融合,豬育種將更加深入基因等的研究,邁向智能時(shí)代,實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“模型驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)化,構(gòu)建“智能豬場(chǎng)-精準(zhǔn)育種-綠色養(yǎng)殖”的全新生態(tài),為全球糧食安全與生態(tài)平衡提供堅(jiān)實(shí)保障。

原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2025-05-30 第1版 要聞

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