Dodano: 14 marzec 2022r.

O czym chrumkają świnie? Naukowcy nauczyli sztuczną inteligencję rozpoznawać ich emocje

Międzynarodowy zespół naukowców przetłumaczył świńskie chrumkanie na emocje, które wydają się wyrażać. Pomogły przy tym tysiące nagrań zebranych przez całe życie świń, od ich narodzin do śmierci. Badacze wykorzystali też sztuczną inteligencję, aby na podstawie pochrumkiwań wywnioskować, jak się czują świnie.

O czym chrumkają świnie? Naukowcy nauczyli sztuczną inteligencję rozpoznawać ich emocje

 

Naukowcy opracowali specjalny algorytm, który dekoduje pochrumkiwania i kwiki świń, na, jak sądzą naukowcy, emocje przez nie wyrażane w wielu różnych warunkach i etapach życia. Autorzy badań opisali, w jaki sposób, przy użyciu 7414 nagrań pozyskanych od 411 świń, wytrenowali system sztucznej inteligencji, aby określić, które chrząkanie, piski i jęki wyrażają szczęśliwe uczucia, a które negatywne emocje. Uczeni sugerują, że tego typu system może automatycznie monitorować dobrostan zwierząt hodowlanych.

Badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Kopenhadze, Politechniki Federalnej w Zurychu oraz Francuskiego Narodowego Instytutu Badawczego ds. Rolnictwa, Żywności i Środowiska (INRAE) ukazały się na łamach „Scientific Reports ” (DOI: 10.1038/s41598-022-07174-8).

Osobliwy translator

Do odczytania emocji świń z wydawanych przez nie odgłosów naukowcy posłużyli się algorytmami sztucznej inteligencji. Algorytmy byłe trenowane na podstawie ponad 7000 nagrań, które były zbierane w szerokim zakresie sytuacji, z jakimi spotykają się świnie hodowlane, zarówno pozytywnych, jak i negatywnych, od momentu narodzin, aż do śmierci. Po takim treningu sztuczna inteligencja potrafiła rozpoznać, czy dana świnia doświadcza pozytywnych emocji, czy jest szczęśliwa lub podekscytowana, czy może kłębią się w niej negatywnej uczucia, jest przestraszona lub zestresowana.

- Dzięki temu badaniu pokazujemy, że odgłosy zwierząt zapewniają doskonały wgląd w ich emocje. Udowadniamy również, że algorytmy mogą być używane do dekodowania i rozumienia emocji świń, co jest ważnym krokiem w kierunku poprawy dobrostanu zwierząt gospodarskich – mówi prof. Elodie Briefer z Wydziału Biologii Uniwersytetu Kopenhaskiego.

Uczeni rejestrowali odgłosy świń w różnych scenariuszach, zarówno pozytywnych, jak i negatywnych. Przykładowe pozytywne sytuacje obejmowały karmienie prosiąt przez matkę, czy ponowne spotkanie prosiąt z tego samego miotu po krótkiej rozłące. Do sytuacji negatywnych emocjonalnie należały m.in. separacja, walki między prosiętami, kastracja czy ubój.

W eksperymentalnych chlewach naukowcy stworzyli również różne scenariusze próbne dla świń, mające na celu wywołanie bardziej zróżnicowanych emocji, gdzieś pomiędzy negatywnymi a pozytywnymi. Scenariusze te obejmowały m.in. specjalne miejsce z zabawkami lub jedzeniem oraz drugie, podobne, ale bez żadnych bodźców. Uczeni umieszczali tam nowe, nieznane świniom obiekty, z którymi mogły wchodzić w interakcje. Odgłosy, zachowania, a nawet tętno świń było monitorowane i rejestrowane, gdy tylko było to możliwe.

Emocje ukryte w chrumkaniu

W ten sposób uczeni zgromadzili 7414 nagrań. Analizując je badacze próbowali sprawdzić, czy jest jakiś wzór w dźwiękach, który mógłby zdradzać emocje. Ustalili, że odgłosy o wysokiej częstotliwości (kwiki i piski) była najczęściej związane z negatywnymi sytuacjami. Nawoływania o niskiej częstotliwości (podobne do szczekania i chrząknięć) występowały zarówno w sytuacjach, w których świnie doświadczały emocji pozytywnych, jak i negatywnych.

Wszystkie nawoływania, zarówno niskie, jak i wysokie, trwały krócej, gdy świnie były zadowolone, podczas gdy negatywne emocje były zazwyczaj związane z odgłosami o zmiennej głośności. Typowymi objawami negatywnych emocji u świń jest to, że stoją nieruchomo, wydają dużo odgłosów i próbują uciec, podczas gdy pozytywne objawy to węszenie, odkrywanie otoczenia i stawianie uszu.

Szczególnie interesujące były sytuacje pomiędzy skrajnościami. Dzięki dokładniejszej analizie plików dźwiękowych naukowcy odkryli inny wzór, który jeszcze bardziej szczegółowo ujawnił, czego świnie doświadczały w określonych sytuacjach.

- Istnieją wyraźne różnice w nawoływaniach świń, gdy patrzymy na pozytywne i negatywne sytuacje. W pozytywnych sytuacjach nawoływania są znacznie krótsze, z niewielkimi wahaniami amplitudy. Chrząkanie, mówiąc dokładniej, zaczyna się wysoko i stopniowo spada. Dzięki treningowi, algorytm potrafi rozpoznać te dźwięki, a my możemy sklasyfikować je do właściwych emocji z 92 proc. dokładnością - wyjaśnia Briefer.

Dbanie o dobrostan zwierząt

Badanie emocji zwierząt to stosunkowo nowa dziedzina, która pojawiła się w ciągu ostatnich 20 lat. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że zdrowie psychiczne zwierząt gospodarskich jest ważne dla ich ogólnego dobrostanu. Niemniej jednak dzisiejszy dobrostan zwierząt koncentruje się przede wszystkim na zdrowiu fizycznym. Obecnie istnieje kilka systemów, które mogą automatycznie monitorować zdrowie fizyczne zwierząt.

Analogiczne systemy monitorowania zdrowia psychicznego zwierząt nie zostały jeszcze opracowane. Naukowcy biorący udział w badaniu mają nadzieję, że ich algorytm może utorować drogę nowej platformie dla hodowców świń, która pozwoliłaby im na obserwowanie dobrostanu psychicznego zwierząt.

- Wytrenowaliśmy algorytm do dekodowania chrząknięć świń. Teraz potrzebujemy kogoś, kto zachciałby przekształcić algorytm w aplikację, której rolnicy mogliby używać do poprawy dobrostanu swoich zwierząt – mówi Briefer i dodaje, że przy wystarczającej ilości danych do wytrenowania algorytmu metoda ta może być również wykorzystana do lepszego zrozumienia emocji innych ssaków.

 

Źródło: University of Copenhagen, fot. kallerna, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons