As vacas, muitas vezes vistas como simples animais de fazenda, nos fornecem informações valiosas sempre que mugem, arrotam e mastigam. Os agricultores adorariam decifrar estes sons e poder “falar” com as suas vacas, por isso os cientistas estão a usar algoritmos de IA para os ajudar.
Este comportamento aparentemente mundano é um tesouro de conhecimentos sobre a sua saúde e bem-estar, e os investigadores da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida da Virginia Tech têm a missão de o descodificar.
Importância das vocalizações das vacas
Dr. James Chen, pesquisador de ciências de dados animais e professor assistente da Escola de Ciências Animais, embarcou em um projeto inovador com uma doação de US$ 650.000 do Instituto Nacional de Alimentação e Agricultura do Departamento de Agricultura dos EUA.
Seu objetivo? Desenvolver uma ferramenta de IA acústica inovadora e baseada em dados que promete revolucionar a forma como entendemos e melhoramos o bem-estar animal na pecuária de precisão, ao mesmo tempo que aborda preocupações ambientais como as emissões de metano.
“A vocalização é a principal forma de as vacas expressarem suas emoções”, explica o Dr. “Já é hora de realmente ouvirmos e entendermos o que eles estão nos dizendo.”
Esta abordagem oferece um método de monitoramento mais contínuo e individualizado do que as técnicas tradicionais de observação, como a videovigilância.
“A avaliação do bem-estar animal tornou-se uma discussão central na sociedade e é uma questão controversa simplesmente porque a falta de ferramentas objetivas leva a interpretações tendenciosas”, disse o Dr. Chen.
Ao focar em dados sólidos, podem ser detectadas mudanças sutis na saúde e nas emoções das vacas, mesmo aquelas tão pequenas quanto alterações respiratórias.
“Ao combinar dados de áudio com pistas biológicas e visuais, podemos ser mais objetivos em nossa abordagem para analisar seu comportamento”, explicou o Dr.
Um sistema de IA que pode “falar” com vacas
Chen, ao lado de seu coinvestigador, o cientista de laticínios da Virginia Cooperative Extension e professor associado Gonzalo Ferreira, está se preparando para coletar e analisar uma grande quantidade de dados de áudio de vacas, bezerros e gado de corte.
Utilizando técnicas avançadas de aprendizado de máquina, eles pretendem catalogar milhares de pontos de dados acústicos para interpretar vocalizações de vacas, incluindo mugidos, mastigação e arrotos, em busca de sinais de estresse ou doença.
Ferreira traça um paralelo com a compreensão do choro de um bebê, afirmando: “Como pai, muitas vezes consigo perceber se meu filho está chorando de fome ou apenas procurando atenção. Nossa questão de pesquisa é semelhante: podemos usar dados de áudio para interpretar as necessidades dos animais?”
Sua pesquisa investiga a “fala” das vacas, identificando padrões vocais específicos que indicam sofrimento das vacas. Ao analisar a frequência, amplitude e duração das vocalizações das vacas e correlacionar isso com amostras de cortisol na saliva, os pesquisadores esperam classificar o nível de estresse experimentado pelas vacas e, eventualmente, decodificar sua “linguagem” única.
Decodificando a linguagem das vacas com aprendizado de máquina
Chen também está desenvolvendo um pipeline computacional que integra gerenciamento de dados acústicos com modelos de aprendizado de máquina pré-treinados.
O resultado será uma visualização interativa de sons de animais, acessível através de um aplicativo de código aberto baseado na web.
Esta ferramenta não será apenas uma bênção para cientistas e produtores, mas também para o público em geral, oferecendo uma forma de transformar as vocalizações das vacas em informações que podem ser facilmente compreendidas e utilizadas.
No aspecto prático do estudo, os pesquisadores planejam colocar pequenos dispositivos de gravação nos cabrestos ou coleiras das vacas para capturar suas vocalizações.
Uma foto cedida pelo Dr. Ferreira ilustra esse processo, mostrando uma vaca leiteira equipada com cabresto equipado com um minúsculo gravador.
Concentrando-se nos arrotos das vacas
Um aspecto adicional intrigante de sua pesquisa é o foco nos arrotos das vacas, que são conhecidos por liberar metano, um potente gás de efeito estufa.
Ao analisar dados de áudio e compará-los com amostras de DNA, a equipe pretende identificar se certas vacas arrotam menos devido a variantes genéticas.
Eles também planejam examinar o impacto dos modificadores ruminais, aditivos alimentares que reduzem a produção de metano, como uma solução potencial para a conservação ambiental.
“Medir as emissões de metano do gado requer equipamentos muito caros, o que seria proibitivo para os agricultores”, disse Ferreira.
“Se os sons de arrotos estiverem de facto relacionados com as emissões de metano, então poderemos ter o potencial para selecionar animais com baixas emissões de metano a nível de exploração comercial de uma forma acessível.”
Criando um banco de dados de “conversa de vaca” de código aberto
O seu objectivo final é ambicioso mas claro. Eles querem criar um conjunto de dados públicos que possa informar políticas e regulamentos. Isto, por sua vez, melhoraria o bem-estar animal e ajudaria na conservação ambiental em maior escala.
“Nosso objetivo final é usar esse modelo em maior escala”, disse Chen. “Esperamos construir um conjunto de dados públicos que possa ajudar a informar políticas e regulamentos.”
Esta investigação pioneira situa-se na intersecção entre o bem-estar animal e a sustentabilidade ambiental, demonstrando como a compreensão das comunicações básicas dos animais de produção pode levar a avanços significativos em ambos os campos.
À medida que o projecto avança, espera-se que os conhecimentos obtidos não só melhorem a vida das vacas e de outros animais, mas também ofereçam soluções práticas aos agricultores e aos decisores políticos, colmatando a lacuna entre o sector agrícola e as práticas sustentáveis.
Implicações e pesquisas futuras
A colaboração entre o Dr. Chen e o Dr. Ferreira exemplifica o potencial da pesquisa interdisciplinar, combinando experiência em ciências animais, análise de dados e estudos ambientais.
Dr. Chen resume sua missão com entusiasmo. “Qualquer pessoa pode conectar-se diretamente e usar nosso modelo para realizar seu próprio experimento”, disse ele. “Isso permite que as pessoas transformem as vocalizações das vacas em informações interpretáveis que os humanos possam reconhecer.”
Seu trabalho é uma prova do espírito inovador da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida da Virginia Tech e destaca o papel crucial da pesquisa acadêmica na abordagem de alguns dos desafios mais urgentes do nosso tempo.
Em resumo, à medida que avançamos nesta era de avanços tecnológicos, projetos como este lembram-nos a importância de ouvir e compreender o mundo natural que nos rodeia.
Ao sintonizarmos a “linguagem” das vacas, não estamos apenas a melhorar o seu bem-estar, mas também a dar um passo significativo em direcção a um futuro mais sustentável e ambientalmente consciente.
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