肖和良，林秋艷

（1.湖南省洞口縣畜牧水產(chǎn)局，湖南 邵陽 422300；2.湖南省洞口縣竹市鎮(zhèn)動物防疫站，湖南 邵陽 422300）

1 AI人工智能和人工智能養(yǎng)豬概念

1.1 AI人工智能

AI 人工智能是基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展而提出，其定義是集合工業(yè)制造的概念構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺，最大限度地取代人工，提高勞動生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益[1]。

1.2 人工智能養(yǎng)豬概念

把AI 人工智能與養(yǎng)豬業(yè)結(jié)合在一起，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的連接，實現(xiàn)豬場生產(chǎn)效率的大幅提升。形成管理數(shù)字化、業(yè)務(wù)電商化、發(fā)展金融化，產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的商業(yè)模式，探索出一條自動化、信息化、智能化養(yǎng)豬的新路。所以人工智能養(yǎng)豬簡稱AI養(yǎng)豬。

2 人工智能養(yǎng)豬設(shè)計原理

依照生豬生物學(xué)特性，運用精準飼養(yǎng)、控溫通風(fēng)、母豬繁殖、疫病防控、機械化養(yǎng)豬方面最新研究成果，用大數(shù)據(jù)、機器人、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面管理生豬生產(chǎn)全過程，達到節(jié)約人工，節(jié)料節(jié)水節(jié)能，降低養(yǎng)豬生產(chǎn)成本，減少疫病損失，極大提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益之目的。

3 人工智能養(yǎng)豬技術(shù)設(shè)備研究的內(nèi)容

豬臉譜識別技術(shù)：通過刷豬臉，了解豬的健康狀況，包括進食量、身份信息、口味喜好等。

養(yǎng)殖巡檢機器人：巡檢機器人安裝在豬舍頂棚，并沿著巡檢車軌道在頂部來回“走動”，利用攝像頭進行巡檢棚內(nèi)的動向。

精準飼養(yǎng)投料系統(tǒng)：形成營養(yǎng)、料肉比、成本等驗證模型完善的飼喂控制系統(tǒng)和完整的監(jiān)管鏈。由料倉、投料管道，自動喂料間、喂料間感應(yīng)器、投料電腦控制器等設(shè)備組成。張軍等研制的液態(tài)飼喂遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了瀏覽器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、采集終端、PLC控制器、飼喂設(shè)備之間的控制鏈[2]。

紫外線測溫成象技術(shù)：結(jié)合聲學(xué)特征，紫外線測溫成象技術(shù)，可通過豬的體溫、咳嗽、叫聲等判斷豬是否患病，預(yù)警疫情，則用于疫病早期診斷。

母豬發(fā)情和懷孕早期診斷技術(shù)：哺乳母豬需斷奶轉(zhuǎn)舍、配懷舍哪些欄位的待配母豬進入情期、何時誘情查情、清晰呈現(xiàn)哪些母豬需孕檢并標(biāo)注欄位等。

可記錄注射信息的注射器：以往對豬只注射疫苗的信息都需要人為手動記錄，而新開發(fā)的V-ETIC注射器適用于佩戴低頻RFID耳標(biāo)的豬，可以隨時隨地收集、存儲、共享和利用注射信息[3]。

氣候傳感器：可測量的參數(shù)包括空氣溫度、表面溫度、氣流、耗水量、pH、空氣速度、濕度、光照強度、飼料消耗量、耗電量、耗熱量、氨氣、H2S、CO2等[3]。

紅外線溫度傳感器控溫技術(shù)：紅外線溫度傳感器位于靠近加熱器的頂棚上，當(dāng)仔豬哺乳時，傳感器記錄仔豬休息的體表面溫度和地板溫度，可以感知休息區(qū)域的變化并做出反應(yīng)，隨時調(diào)整加熱器的熱量輸出[3]。

4 AI養(yǎng)豬經(jīng)典開發(fā)軟件介紹

經(jīng)過一年的研發(fā)、測試，軟硬件的對接與磨合，研制了AI 養(yǎng)豬開發(fā)軟件，最佳實踐方案為：“一個核心、四大體系”。

一個核心：AI 系統(tǒng)核心——AID：AID—豬個體認證機制—ETP，將豬ID、機器人、AI 視覺識別、全球唯一碼等眾多技術(shù)應(yīng)用于豬只個體識別，有效解決RFID 成本高、距離短、被動式等問題。AI 智能養(yǎng)殖智能機器人，不間斷循環(huán)式運動，實時采集豬身上唯一ID（無法造假），采用時間、空間、ID等多維數(shù)據(jù)定位并識別、區(qū)分個體。

四大體系：生物安全——“護航專家”，360°生物安全保障（Checklists），強化執(zhí)行層監(jiān)管。Checklists：ETP 智能養(yǎng)殖系統(tǒng)中重要任務(wù)引擎之一，AI智能采集+移動端人工結(jié)合方式實現(xiàn)。Checklists涵蓋6大主題、數(shù)十項預(yù)制清單，依據(jù)不同豬場配置生物安全管控內(nèi)容及執(zhí)行監(jiān)管。6 大主題：豬群、人員、車輛、免疫接種、病死豬等廢棄物處理、消毒。任務(wù)引擎——數(shù)據(jù)管理：將安全清單有效自動植入日常工作（移動端或任務(wù)看板），降低由人的原因而帶來的安全隱患。電子圍欄，細粒度管理人員行動路徑和范圍，差異化管理員工與訪客、工種之間、疫情發(fā)生的人行為。工程師安裝AI 數(shù)據(jù)自動采集設(shè)備：豬場管理——“場長助理”：工作排程智能化，杜絕管理疏漏。自動任務(wù)排程（Auto Tasking），ETP 內(nèi)置業(yè)務(wù)模塊，自動生成當(dāng)天及未來幾天需要執(zhí)行的工作，如：哪些哺乳母豬需斷奶轉(zhuǎn)舍、配懷舍哪些欄位的待配母豬進入情期、何時誘情查情、清晰呈現(xiàn)哪些母豬需孕檢并標(biāo)注欄位等，規(guī)范豬場業(yè)務(wù)管理。移動端在線全面監(jiān)控、實時跟進任務(wù)執(zhí)行情況，有效管控關(guān)鍵業(yè)務(wù)，尤其是豬只免疫和豬場生物安全。精準飼喂——“營養(yǎng)大師”：關(guān)注個體，降低飼喂10%飼料、水浪費，優(yōu)化成本20%。IoT Feeding Applications——ETP 物聯(lián)網(wǎng)飼喂系統(tǒng)（營養(yǎng)、料比、成本等驗證模型）形成完善的飼喂控制系統(tǒng)和完整的監(jiān)管鏈?；贏ID、飼喂、背膘、體重、體況等數(shù)據(jù)，為每頭母豬建立基于改善現(xiàn)體況的飼喂模型和日飼喂曲線，IoT將動態(tài)調(diào)整并依據(jù)飼喂曲線科學(xué)飼喂，增加其建仔數(shù)、斷奶仔豬數(shù)。健康護衛(wèi)——“健康衛(wèi)士”：24 h 不間斷監(jiān)控豬只聲音、體表、體溫、心跳、呼吸等變化，降低死亡率10%。豬只出現(xiàn)、不間斷循環(huán)抓取豬只體溫、異常聲音，實時掌握豬只呼吸道、體溫狀況、減少死亡、疫情發(fā)生。Boehringer-Ingelheim疾病快檢系統(tǒng)，ETP 簡易便攜式血液快速檢測系統(tǒng)，管理員、養(yǎng)殖戶能夠通過簡單操作定性豬只疾病類型，準確判斷疾病發(fā)生并采取有效措施，減少死亡，驗證免疫等。生豬養(yǎng)殖過程中，豬體溫異常導(dǎo)致的經(jīng)濟效益損失占總損失約80%，但是有了健康衛(wèi)士，有效彌補并替代人員對每頭豬的監(jiān)控，及時預(yù)警減少死亡率。

5 基于自動喂料間多功能資源利用人工智能養(yǎng)豬設(shè)計方案

5.1 投料系統(tǒng)設(shè)計

由料倉、投料管道，自動喂料間、喂料間感應(yīng)器、二維碼耳標(biāo)芯片，投料電腦控制器等組成。其中1個自動喂料間，包含站位電子稱，電子掃描識別器，料槽及開與關(guān)設(shè)備。一般1個自動喂料間可對應(yīng)飼喂10頭豬。每一欄育肥豬根據(jù)豬頭數(shù)設(shè)置自動喂料間個數(shù)，如40頭則設(shè)置自動喂料間4個。

定量：某頭豬進入喂料間，就掃描了此豬二維碼耳標(biāo)，確定身份（編號、品種、日齡），站位電子稱稱重，顯示如2019.4.28.6: 32'36''稱重96.23 kg。投料電腦控制器對此豬精確投料。

定時：早、中、晚3 次定時飼喂，也可晚上24: 00 加喂1 次，時間分別為6: 30～7: 30、12: 00～13: 00、18: 30～19: 30。1 個自動喂料間可對應(yīng)飼喂10 頭豬，每頭豬進入喂料間每歺只開放6 min，6 min后料槽自動關(guān)閉，吃料豬退出，另1 頭豬進入喂料間吃料。定時可形成吃料時間條件反射。

精確飼料配方：可以把育肥豬飼料配方精確到每10 kg 階段1 個配方，要求每個欄舍的同欄豬體重相差≤10 kg。

清槽剩料回收：每天晚上進行1次自動清槽剩料回收，烘干利用。由清槽器、回收管道、飼料烘干器來完成。清槽器工作原理與吸塵器相同。

5.2 疫病監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

在自動喂料間設(shè)置疫病監(jiān)控設(shè)備，如紫外線測溫成象設(shè)備，利用生豬每天都要進入自動喂料間3次，集中測溫，掃描豬體成像，早期診斷疫病。加之豬發(fā)病特點，食欲減退減料，食欲廢絕不吃料，通過自動喂料間可監(jiān)控到。可減少每天對全欄每頭豬掃描識別難度，提高精準識別和工作效率。

5.3 免疫注射系統(tǒng)設(shè)計

利用生豬每天都要進入自動喂料間3次，也可在自動喂料間開展免疫注射工作。

6 人工智能養(yǎng)豬優(yōu)勢、劣勢和環(huán)保制約因素

6.1 人工智能養(yǎng)豬優(yōu)勢

人工智能可提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。以養(yǎng)豬中的關(guān)鍵指數(shù)PSY 為例，歐美PSY 指數(shù)＞25，而中國的平均值為18，按照每頭斷奶仔豬300元的利潤來說，相差7 頭就有2 000 元人民幣的收益差距。影響PSY指數(shù)的一個關(guān)鍵因素是養(yǎng)殖工人判斷母豬發(fā)情時的能力。觀察母豬的行為特征：母豬是否會嗅公豬、身體是否僵硬、陰戶是否紅腫且有分泌物。這些行為特征預(yù)示著母豬即將排卵，隨后進行人工配種操作。

人工智能可大幅提高人工視覺判斷的準確性。阿里的ET 農(nóng)業(yè)大腦可實現(xiàn)母豬年多產(chǎn)仔3頭，死淘率降低3%。假定一個存欄500 頭基礎(chǔ)母豬數(shù)的商品豬場，使用母豬智能飼喂系統(tǒng)以后，只需飼養(yǎng)300頭母豬就能實現(xiàn)年產(chǎn)近萬頭商品豬的生產(chǎn)目標(biāo)，而母豬存欄數(shù)可減少約40%[4]。節(jié)約人工成本：筆者對2008—2016 年邵陽天然生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司種豬擴繁場調(diào)查，這個2 萬頭規(guī)模場，勞動定員為48 人，員工年工資（含獎金）占年營業(yè)收入的3.3%，占年利潤的35.2%[5]。人工智能2 萬頭養(yǎng)豬場只要13 人，減少員工35 人，節(jié)省員工72.9%。人工智能養(yǎng)豬場員工為技術(shù)工人，相對員工資略高些，但也節(jié)省員工工資40%～50%。

人工智能可節(jié)約飼料成本。精確飼料配方、精確飼料飼喂、清槽剩料回收可節(jié)約飼料10%以上。并改善生長和繁殖性能。減少了疫病損失

人工智能可節(jié)約豬場用地。集群式樓房智能化豬場1 棟樓房容納8 800 頭母豬，配套1 棟育肥欄，可年出欄25萬頭肉豬。要實現(xiàn)100萬頭肉豬出欄，傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式需要約5 km2，而集群式樓房智能化豬場僅需約0.25 km2即可，節(jié)約用地20倍?？勺龅截i肉生產(chǎn)全過程可追溯，確保肉品質(zhì)量安全。

6.2 人工智能養(yǎng)豬劣勢和環(huán)保制約因素

人工智能養(yǎng)豬場一次性投入建設(shè)成本高：預(yù)計人工智能豬場比規(guī)模場建設(shè)投入高30%，比機械化養(yǎng)豬場高15%。養(yǎng)豬業(yè)本身就是投入大，資本回收周期長的產(chǎn)業(yè)，而人工智能硬件設(shè)備昂貴，投入巨大，且其穩(wěn)定性、匹配性尚未得到很好的整合和驗證，設(shè)施設(shè)備運轉(zhuǎn)和維護對專業(yè)工人技術(shù)人員的知識要求更高，現(xiàn)有設(shè)備和系統(tǒng)尚未形成精準指導(dǎo)成熟模式與可靠性。耳標(biāo)芯片和豬臉識別技術(shù)還存在缺陷，有待改進和成熟：耳標(biāo)芯片經(jīng)常被豬咬架咬掉而失去識別功能。豬臉識別方面由于同一品種和近親繁殖，豬臉近擬率較高，差異化較低，存在缺陷。人臉具有高度差異性，能過人臉1 個小麻點、小痣就能分辯區(qū)不同的人臉。豬是多胎動物，豬臉差異化程度低，同胎的更低，另外就是豬配合度低，難以拍攝豬臉，一般情況下是睡覺和瞇著眼，往往對面部特征拍攝的數(shù)據(jù)錄入花費很多時間。中山大學(xué)陳瑤生團隊對豬臉識別率達85%，有1 692家豬場168 821頭大豬參與了豬臉識別并錄入豬臉數(shù)據(jù)庫。人工智能化豬場需要大批AI 智能化技術(shù)工人。先培訓(xùn)后上崗，儲備足夠智能化技術(shù)工人才興辦智能化豬場，是明智之舉。存在環(huán)保制約因素：人工智能化豬場一上陣就是萬頭以上豬場，因此產(chǎn)生糞尿量大處理難度增大，環(huán)保壓力大，制約了人工智能化豬場的發(fā)展。筆者對人工智能養(yǎng)豬資料學(xué)習(xí)，幾乎都沒有提到解決糞污污染方案，但這是人工智能化豬場不可回避的問題。

7 討論和建議

7.1 整合中國人工智能養(yǎng)豬技術(shù)資源配置

馬云“ET 大腦”養(yǎng)豬項目首期落地了各類豬只數(shù)量識別、豬群行為特征分析、疾病識別和預(yù)警、無人過磅等十項功能。農(nóng)信互聯(lián)研發(fā)了智能養(yǎng)豬機器人“豬小智”，豬小智是豬場的超級連接器，完成豬場的智能環(huán)控、智能巡查、智能飼喂等功能，讓養(yǎng)豬更加智能化。京東的神農(nóng)大腦（AI）”+“神農(nóng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（IoT）”+“神農(nóng)系統(tǒng)（SaaS）”三大模塊，實現(xiàn)養(yǎng)殖流程實現(xiàn)全面數(shù)字化，全面降低養(yǎng)殖成本，提高養(yǎng)豬效率，可減少人工成本30%～50%，節(jié)約飼料成本8%～10%，縮短育肥豬出欄時間5～8 d。廣州影子科技與廣西揚翔合作的“FPF 未來豬場”，則是將豬場的人、豬、物、場連接起來的物聯(lián)網(wǎng)智能養(yǎng)豬平臺，能夠?qū)崟r進行豬場數(shù)據(jù)采集、分析與決策，輕松實現(xiàn)豬場數(shù)字化在線管理。因此整合中國人工智能養(yǎng)豬技術(shù)和資源，勢在必行，不然造成人工智能養(yǎng)豬技術(shù)數(shù)億元開發(fā)經(jīng)費、研發(fā)人員和資源極大浪費。

政府安排專項資金，鼓勵人工智能養(yǎng)豬科技創(chuàng)新，成果認定，技術(shù)集成與示范推廣，更多引導(dǎo)社會資源投入，聯(lián)合攻關(guān)。如鼓勵阿里、京東等有實力的領(lǐng)軍企業(yè)與科研院校聯(lián)合攻關(guān)，國家隊（科研院校）積極參加。

7.2 申請人工智能養(yǎng)豬技術(shù)專利和專利技術(shù)保護

筆者認為京東、馬云、特驅(qū)集團、阿里云、德康集團、廣州影子等人工智能養(yǎng)豬技術(shù)研究團隊，雖然不是國家隊（科研院校），其人工智能養(yǎng)豬研究成果，超過了國際人工智能養(yǎng)豬技術(shù)先進水平，為世界頂級科學(xué)成果，應(yīng)申請人工智能養(yǎng)豬技術(shù)專利和專利技術(shù)保護，并可申報國家科技進步獎。

7.3 人們對人工智能養(yǎng)豬認知情況調(diào)查

王瑞年在養(yǎng)豬行業(yè)內(nèi)小范圍調(diào)查問卷共收回200 份，其中有效問卷195 份，63%來自養(yǎng)豬行業(yè)內(nèi)部人員，了解人們對人工智能養(yǎng)豬認知情況[6]。與國外養(yǎng)豬發(fā)達的國家相比，我國養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率低、成本高是行業(yè)共識。人工智能技術(shù)和產(chǎn)品帶來生產(chǎn)效率的提升、生產(chǎn)成本的下降，應(yīng)該是養(yǎng)豬行業(yè)所關(guān)注的。

7.4 人工智能養(yǎng)豬場經(jīng)受了非洲豬瘟考驗

廣西揚翔股份有限公司和吉林精氣神有機農(nóng)業(yè)股份有限公司等人工智能養(yǎng)豬場經(jīng)受了非洲豬瘟考驗，沒有一家感染非洲豬瘟，證明人工智能豬場是生物安全級別極高的豬場。非瘟后期，復(fù)養(yǎng)豬場與之前最大區(qū)別就是生物安全級別更高，意味著設(shè)備的增加，要求更加封閉的工作環(huán)境和更為嚴格的操作要求，要求從業(yè)人員專業(yè)化程度更高。這場非洲豬瘟疫情所帶來的不僅是挑戰(zhàn)，更是為AI 養(yǎng)豬技術(shù)飛速發(fā)展提供了千載難逢的契機[7-8]。2019 年非洲豬瘟可能造成中國生豬產(chǎn)能減產(chǎn)30%，中國生豬年出欄7 億頭，則減少2 億頭，以2 000 元每頭計算，則損失4 000 億元，每頭80～130 元利潤計算，減少養(yǎng)豬利潤160億～260億元。

8 小 結(jié)

綜上所述，人工智能養(yǎng)豬極大提高養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，發(fā)揮生物安全級別高、抗非實踐典范優(yōu)勢和強大的生命力，克服其劣勢和環(huán)保制約因素，取替?zhèn)鹘y(tǒng)養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)，實行養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，人工智能養(yǎng)豬將成為中國又一朝陽產(chǎn)業(yè)，代表著中國先進的養(yǎng)豬生產(chǎn)力，具有廣闊的發(fā)展前景。