研究小組通過建立數(shù)據(jù)庫解讀農(nóng)場動物情緒

它不僅是頭豬，還是一只有思想有表情的豬。

當(dāng)一個動物露出牙齒的時候，你會聯(lián)想到什么？通常人們會認(rèn)為這樣的表情是在表達(dá)微笑。但是研究表明，人類把動物的表情進(jìn)行擬人化解讀實際上是錯誤的，在動物這個物種當(dāng)中，比如非人靈長類動物，露出牙齒實際上是非常危險的。

而且任何一個養(yǎng)過狗或貓的人都知道動物有個性，即使是一個不經(jīng)意的自然觀察者最終也會意識到動物有其個體的細(xì)微差別。

成群的八哥經(jīng)常以流動的圖案點綴天空，這些圖案可以被視為藝術(shù)。但即便是這些小鳥，似乎也在不斷地玩著追隨領(lǐng)袖的游戲，它們也在扮演著個體的角色。

它們每個個體都在迅速、獨立地決定自己的行動。無處不在的烏鴉是用大腦進(jìn)行每一個動作的標(biāo)志性的鳥類，烏鴉也會發(fā)出刺耳的聲音，這些聲音都有說話的痕跡。我們只是不懂它們的語言。

人類有一個明顯的優(yōu)勢，即我們有能力讓自己的感情被周圍人知道，我們可以通過語言、寫作或手勢來溝通交流。我們的表情也能表達(dá)我們的感受，并且我們還能讀懂別人的表情。那么如果農(nóng)場的動物也可以通過交流、面部表情或肢體語言來準(zhǔn)確地解釋它們的感情呢？

最近，荷蘭瓦格寧根大學(xué)的 Farmworx 研究小組目前正朝著解讀農(nóng)場動物的情緒的方向努力。

在神經(jīng)科學(xué)中，情緒是復(fù)雜有機(jī)體的大腦處理生理、行為和認(rèn)知刺激引起的神經(jīng)心理事件。這樣的刺激會立即轉(zhuǎn)化為積極或消極的情緒體驗。當(dāng)你的腳趾受傷時，你的大腦會將其分析為一種消極的體驗，你會用 “哎喲”（或者更強(qiáng)烈的聲音）來表達(dá)你的不滿。

一個有機(jī)體的情感體驗也決定了該有機(jī)體在那一刻的反應(yīng)：停留、戰(zhàn)斗或逃跑。對人類來說，我們的情感體驗很容易理解，因為人類有各種各樣的面部表情。動物則面臨著相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

如果農(nóng)場主在任何特定時間中都能察覺到他們每個動物的感受，那么這些知識將極大地改善農(nóng)場的牧群管理。但事實上，農(nóng)民必須依靠間接的提示，比如通過體液樣本來辨認(rèn)使動物不健康或不生育的壓力因素。

例如，豬唾液中的皮質(zhì)醇水平用于確定不斷變化的應(yīng)激水平；當(dāng)牛身上經(jīng)歷各種刺激時，可以檢測到某些神經(jīng)遞質(zhì)的變化。因此，了解農(nóng)場動物的感受對畜牧業(yè)生產(chǎn)很重要，因為這是提高動物福利的關(guān)鍵。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)形成了飼養(yǎng)大量動物的大型農(nóng)場。在這些龐大的行動中識別單個動物是困難的，而且由于所有動物都需要大量的傳感器，因此成本高昂。

另一種選擇是，為整個畜群選擇基本數(shù)據(jù)的單一傳感器將更實用、更實惠，而且不會影響動物的應(yīng)激水平，因為監(jiān)測動物就像拍照一樣簡單。

Farmworx 研究小組開發(fā)了 WUR Wolf，可以用來分析動物的面部特征。研究程序可以識別和評估牛和豬的 14 種特征組合和 7 種情緒狀態(tài)。

在研究的開發(fā)工作中，使用 YOLO 實時目標(biāo)檢測對幾千頭豬和牛的靜態(tài)圖像和視頻進(jìn)行評估，并使用 Pycharm 和 Python 語言開發(fā)的程序?qū)ο鄳?yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋。作為一種深度學(xué)習(xí)模型，WUR Wolf 致力于識別這些農(nóng)場動物的面部表情。它在識別個體動物及其情緒狀態(tài)方面的成功率為 86%。

WUR Wolf 根據(jù)四種主要的面部表情來識別動物的情緒：中性、攻擊性、憂郁和恐懼。為了建立數(shù)據(jù)庫，一系列的豬測試樣本被用來確定正確的算法。

許多人工智能（AI）算法、攝像機(jī)和紅外成像系統(tǒng)也被用來收集數(shù)據(jù)，并使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動評估情緒。目前類似的技術(shù)已經(jīng)被用于生產(chǎn)用于人類艾滋病的交互式機(jī)器人，在廣告行業(yè)用于確定消費(fèi)者的偏好，以及還可作為教育工具。

最重要的是，檢測是人性化的，不需要干預(yù)動物，系統(tǒng)會實時提供結(jié)果。這樣能夠早期發(fā)現(xiàn)疾病，以便迅速實施治療或采取措施。減少或消除農(nóng)場的傳染病不但保護(hù)了牲畜，也保護(hù)了農(nóng)民的投資和利益。這項技術(shù)的另一個應(yīng)用可能是農(nóng)場安全，動物的反應(yīng)還可以提示入侵者或掠食者的出現(xiàn)。

但值得注意的是，準(zhǔn)確的面部識別也很難實現(xiàn)，因為個體動物和個體的人一樣，都有自己的生理和心理怪癖，對同一刺激也有不同的反應(yīng)，因此對它們進(jìn)行物種評價的同時，也必須對它們進(jìn)行個體評價。

正如前面提到的，盡管人類有超過 65 種情緒，但人們的溝通容易使這項復(fù)雜的任務(wù)變得容易得多。目前研究工作的另一個目標(biāo)是確定動物有多少種情緒。

科技不斷擴(kuò)展到我們生活的方方面面。尤其是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）正突破超越人與動物之間的界限。人們可以用芯片和智能手機(jī)追蹤寵物，也可以用可穿戴傳感器監(jiān)測農(nóng)場動物的位置和它們的外部健康狀況。

然而，測量動物內(nèi)部健康狀況所需的傳感器會讓動物本身經(jīng)歷一個引起壓力的過程。未來，非侵入性技術(shù)將利用傳感器檢測動物的面部特征來識別動物個體。

當(dāng)這項技術(shù)推廣開來，獸醫(yī)和農(nóng)民也將能夠確定動物的情緒狀態(tài)，通過持續(xù)監(jiān)測提供更好的農(nóng)場動物管理，可以迅速發(fā)現(xiàn)和治療疾病，這將增加產(chǎn)量，使農(nóng)場更有利可圖。

“知足的牛就是幸福的?！保@句老話現(xiàn)在可以利用面部識別技術(shù)來驗證了。那么，當(dāng)你看到動物的臉，你能讀懂它的感受嗎？

原文標(biāo)題：動物也會郁悶！科學(xué)家建立數(shù)據(jù)庫識別豬牛心情，可幫助農(nóng)場及時發(fā)現(xiàn)動物疾病

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