Искусственный интеллект превосходит людей в сканировании морд животных на предмет стресса и боли, что потенциально может улучшить благосостояние животных

Искусственный интеллект улучшает способность интерпретировать выражения морд животных, предлагая новые инструменты для контроля их благополучия. Системы ИИ могут обнаруживать признаки стресса, боли и других эмоциональных состояний у различных видов, что потенциально улучшает стандарты ухода, как впервые сообщалось в отчете Science.

Одна из таких систем, Intellipig, разработанная исследователями из Университета Западной Англии в Бристоле (UWE) и Сельскохозяйственного колледжа Шотландии (SRUC), проходит испытания на фермах Великобритании.

Камеры фиксируют морды свиней, когда они подходят к кормушкам каждое утро. Меньше, чем за секунду, искусственный интеллект определяет каждую свинью в отдельности и анализирует их выражения лица на предмет признаков стресса или дискомфорта, уведомляя фермеров, когда требуется вмешательство.

«Эти инструменты могут открыть новую эру ухода за животными, приоритет в которой отдается их здоровью, благополучию и защите», — говорит Мелвин Смит, инженер по машинному зрению в Университете Запада Англии (UWE), как сообщает журнал Science.

Система основана на глубоком обучении, методе искусственного интеллекта, позволяющем распознавать образы. Она достигла точности в 97% в идентификации свиней и эффективна в обнаружении стресса только по чертам лица.

В статье объясняется, что обучение искусственного интеллекта начинается с «разметки», когда исследователи отмечают ключевые точки лица — например, края глаз или ноздри — на тысячах изображений. Эти точки формируют карту лица, которую искусственный интеллект учится распознавать даже на частично скрытых лицах.

Искусственный интеллект затем анализирует расстояния между ориентирами для идентификации выражений. Например, кот, испытывающий боль, может расширить свою морду, увеличивая расстояние между краями рта. Сравнивая эти изменения с установленными шкалами grimace, искусственный интеллект может обнаруживать боль с высокой точностью.

В 2023 году Анна Заманская, специалист по компьютерным наукам в Университете Хайфы, и ее команда достигли точности 77% в обнаружении боли у кошек. Аналогично, Питер Робинсон из Университета Кембриджа разработал инструмент ИИ, который идентифицировал страдающих овец от копытного гниения или мастита в стаде.

Однако, как отмечает журнал Science, приложения искусственного интеллекта сталкиваются с ограничениями, включая недостаток качественных данных для обучения. «В интернете не так много фотографий собак, кошек и овец», — замечает Робинсон, особенно тех, на которых четко прослеживаются эмоциональные индикаторы. Искусственный интеллект также может ошибочно интерпретировать выражения лица, фокусируясь на нерелевантных элементах.

Чтобы решить проблему «черного ящика» искусственного интеллекта, команда Замански использует инструменты типа GradCAM, чтобы визуализировать, на какие области лица искусственный интеллект уделяет особое внимание. Их результаты говорят о том, что наиболее информативной для всех видов животных является область глаз, как отмечено в журнале Science.

Исследователи теперь стараются заставить ИИ интерпретировать более тонкие эмоции, такие как счастье, раздражение или страх. Бриттани Флоркевич, эволюционный психолог из Колледжа Лион, каталогизировала 276 различных выражений лица у кошек, как уже сообщалось в журнале Science.

Сотрудничая с командой Замански, она использует ИИ для анализа этих выражений, что позволяет обнаружить тонкое подражание среди кошек, которое часто сигнализирует о сплочении или игривости.

Команда Замански также обучила искусственный интеллект различать «счастливых» и «расстроенных» собак и лошадей. В одном эксперименте, ИИ правильно определил эмоциональное состояние собаки в 89% случаев. Хотя показатели успеха для более сложных эмоций, таких как разочарование, ниже, они всё равно превосходят случайность.

В более широком контексте, лаборатории и приюты для животных могли бы использовать ИИ для отслеживания боли и эмоционального состояния животных, говорит Флоркевич, как сообщает Science. Тем временем, «умные фермы» — такие, как те, что тестируются в английской глубинке — стремятся предоставить персонализированный уход животным через непрерывное мониторинг.

В конечном итоге, как объясняет Смит журналу Science, системы искусственного интеллекта могут помочь фермерам обеспечить не только безстрессовую жизнь свиней, но и их счастье.