Специалисты Института искусственного интеллекта российского ИТ-вуза разработали систему бесконтактного автоматического взвешивания свиней на основе компьютерного зрения. Решение по видео определяет вес животных, что исключает стресс для поголовья и оптимизирует их кормление. Проект реализован при поддержке Фонда науки и технологий Республики Татарстан.
Разработчики Университета Иннополис переработали алгоритмы ИИ, упростили вычислительный граф, применили оптимизированную ИИ-архитектуру и добились увеличения скорости измерения веса свиней с помощью сервиса в 7,6 раз и снижения погрешности до 4%, по сравнению с аналогичными системами.
Антон Куховаренко, руководитель Центра разработки и проектирования ПО Университета Иннополис: «Разработанная система решает критическую задачу свиноводства — постоянный мониторинг массы животных на заключительном этапе откорма для выявления снижения привесов и контроля состояния их здоровья. Традиционные методы взвешивания требуют прямого контакта с животными и стрессовы для поголовья, а существующие компьютерные системы часто недостаточно производительны для промышленного внедрения. Наше решение полностью автоматизирует сбор и подготовку видеоданных, одновременно обрабатывает тысячи видеопотоков, выводит точный результат и подходит для масштабирования на разные фермы и племенные хозяйства».
Система представляет конвейер потоковой обработки видеоданных, установленных в помещениях с животными. Конвейер включает несколько моделей искусственного интеллекта: первая — находит животного в кадре с точностью 82%, вторая — на 96% верно отсеивает непригодные для измерения кадры, а третья — на 96% правильно определяет его вес.
Исследователи протестировали решение на датасете из 1086 изображений свиней. Система конвейерной обработки данных, разработанная в рамках проекта, показала рост производительности в 3—17 раз в зависимости от используемой конфигурации ИИ-моделей. Предложенный ИИ-конвейер в 7,6 раз быстрее оценивает вес одновременно больше 1000 животных — с 772 до 101 секунды, тратя на «взвешивание» одной особи, в среднем, 0,1 секунды. Кроме того, эксперты в 7,5 раз улучшили стабильность работы системы: время обработки данных колеблется гораздо меньше. Это значит, что решение стало предсказуемее и надёжнее и лучше подходит для систем, работающих в реальном времени.
Антон Куховаренко, руководитель Центра разработки и проектирования ПО Университета Иннополис: «Ускорение, которого удалось добиться нашей команде, имеет прямой экономический эффект. Для измерения того же поголовья понадобится практически в 8 раз меньше вычислительных мощностей, а значит, снизится и стоимость эксплуатации технологии. Решение интересно свиноводческим хозяйствам в России и за рубежом, особенно для регионов с развитым свиноводством. Изобретение поможет вести персональный учёт веса, отслеживать индивидуальную динамику роста и здоровья каждой свиньи».
В рамках работы исследователи Института ИИ и эксперты Межотраслевого центра трансфера технологий Университета Иннополис зарегистрировали несколько решений: интерфейс пользователя программы конвейерной обработки данных, серверную часть программы конвейерной обработки данных на базе ИИ-технологий, программу для выгрузки кадров и видеофрагментов из видеопотока по протоколу RTSP и модуль неинвазивного взвешивания свиней с технологией защиты от некорректного измерения и повышенной производительностью.
Институт искусственного интеллекта открыт в Университете Иннополис в 2020 году. Специалисты центра разрабатывают проекты по хемоинформатике, медицинской ИИ-диагностике, компьютерному зрению, предиктивной аналитике, большим языковым моделям, поиску новых материалов, а также проводят фундаментальные и прикладные научные исследования.
