Ученые создали систему искусственного интеллекта, которая способна определить, испытывает ли овца боль, и если да, то насколько она сильна. Эта разработка может применяться ветеринарами для оценки состояния и других животных, от используемых в экспериментах лабораторных мышей до лошадей. О результатах работы исследователи рассказали на 12-й Международной конференции по распознаванию лиц и жестов, которая проходит в Вашингтоне.
Сильные боли у овец часто возникают при гниении копыт или мастите. Оба этих состояния распространены в больших стадах, и раннее выявление болезни важно для эффективного лечения и облегчения боли.
Разработанная система основана на алгоритмах, которые позволяют распознавать эмоции и выражения человеческих лиц.
В 2016 году доктор Криста Макленнан из Кембриджа разработала шкалу выражений морд овец для измерения степени боли, но обучение людей применению этой шкалы занимало много времени, а результаты были довольно противоречивыми из-за субъективной оценки. Поэтому группа ученых из Кембриджа решила использовать для этого искусственный интеллект (ИИ). Ведущий автор исследования профессор Питер Робинсон занимался обучением ИИ распознаванию человеческих эмоций, но проект Макленнан заинтересовал его, и ученый решил проверить, получится ли научить ИИ работать с животными.
«На протяжении долгих лет проводилось множество исследований с людьми, — рассказывает он. — Но еще Дарвин отмечал, что люди и многие животные выражают эмоции похожим образом, поэтому мы посчитали, что существуют определенные параллели между работой с лицами людей и животных».
Согласно шкале Макленнан, когда овцы испытывают боль, на их мордах проявляется пять характерных черт.
Их глаза суживаются, щеки западают, губы вытягиваются вниз и назад, а ноздри меняют форму с U-образной на V-образную. Чтобы оценить силу боли, эти характеристики нужно оценить по шкале от одного до десяти.
«Интересно, что между этими чертами, возникающими на мордах овец, и лицами людей, когда те страдают от боли, можно явно обнаружить аналогию, — говорит соавтор работы доктор Марва Махмуд. — Однако «нормализовать» морду овцы при машинном обучении трудно: в профиль они выглядят совсем не так, как в фас, а сказать овце, как ей нужно встать, не получится».
Чтобы обучить ИИ работать с выражениями овечьих морд, ученые использовали небольшой набор из примерно 500 фотографий овец, которые ветеринары делали во время лечения животных. Они разметили фотографии, выделив на них разные части морд и отметив уровень боли, которую испытывало животное в соответствии со шкалой Макленнан.
Ранние тесты показали, что система способна оценить уровень боли с точностью до 80%.
Дальнейшее обучение позволит поднять этот показатель еще выше. Хотя результаты с фотографиями оказались весьма впечатляющими, чтобы сделать систему более надежной, требуются куда большие наборы данных.
В планах разработчиков — обучить ИИ распознавать выражения морд в динамике, когда животное движется и когда оно не смотрит прямо в камеру. Как говорит Робинсон, когда система будет обучена достаточно хорошо, можно будет поместить камеру на водном желобе или в любом другом месте, где собираются овцы, и обнаружить любую страдающую от боли овцу. А фермеры смогут забрать животное и предоставить ему необходимую ветеринарную помощь.
«Я много гуляю по сельской местности, — говорит Робинсон. — После работы над этим проектом я часто останавливаюсь, чтобы поговорить с овцами и убедиться, что они счастливы».