Основываясь на более ранней работе, которая учит компьютеры распознавать эмоции и выражения человеческих лиц, система способна обнаруживать отдельные части лица овцы и сравнивать их со стандартизированным инструментом измерения, разработанным ветеринарами для диагностики боли. Их результаты будут представлены сегодня (1 июня) на 12-й Международной конференции IEEE по автоматическому распознаванию лиц и жестов в Вашингтоне, округ Колумбия.Сильная боль у овец связана с такими состояниями, как гниение стопы, чрезвычайно болезненное и заразное состояние, вызывающее гниение стопы; или мастит, воспаление вымени у овец, вызванное травмой или бактериальной инфекцией.
Оба эти состояния часто встречаются в больших стадах, и их раннее обнаружение приведет к более быстрому лечению и облегчению боли. Надежная и эффективная оценка боли также поможет в ранней диагностике.Как и у большинства животных, мимика овец используется для оценки боли.
В 2016 году доктор Криста МакЛеннан, бывший научный сотрудник Кембриджского университета, которая сейчас читает лекции по поведению животных в Честерском университете, разработала Шкалу выражения лица при овечьей боли (SPFES). SPFES — это инструмент для измерения уровня боли на основе выражения лица овцы, который, как было показано, распознает боль с высокой точностью.
Однако обучение людей использованию этого инструмента может занять много времени, а индивидуальная предвзятость может привести к непоследовательным оценкам.Чтобы сделать процесс определения боли более точным, кембриджские исследователи, стоящие за текущим исследованием, использовали SPFES в качестве основы системы искусственного интеллекта, которая использует методы машинного обучения для оценки уровня боли у овец. Профессор Питер Робинсон, который возглавлял исследование, обычно занимается обучением компьютеров распознаванию эмоций на человеческих лицах, но встреча с доктором МакЛеннаном заинтересовала его в изучении возможности разработки подобной системы для животных.«За прошедшие годы было проведено гораздо больше исследований с людьми, — сказал Робинсон из компьютерной лаборатории Кембриджа. «Но большая часть более ранней работы над мордами животных была фактически проделана Дарвином, который утверждал, что все люди и многие животные проявляют эмоции через удивительно похожее поведение, поэтому мы думали, что, вероятно, будет пересечение между животными и нашей работой с человеческими лицами. . "Согласно SPFES, когда овца испытывает боль, с ее лицами происходят пять основных событий: их глаза сужаются, щеки сжимаются, уши складываются вперед, их губы тянутся вниз и назад, а ноздри меняются с буквы U форма в V-образную форму.
Затем SPFES ранжирует эти характеристики по шкале от одного до 10, чтобы измерить тяжесть боли.«Интересно то, что вы можете увидеть четкую аналогию между этими действиями на лицах овец и аналогичными действиями на лицах людей, когда они испытывают боль — есть сходство с точки зрения мускулов на их лицах и на наших лицах», сказал соавтор доктор Марва Махмуд, научный сотрудник группы Робинсона. «Однако сложно« нормализовать »морду овцы в модели машинного обучения. Морда овцы полностью отличается по профилю от взгляда прямо, и вы действительно не можете сказать овце, как нужно позировать».
Для обучения модели исследователи из Кембриджа использовали небольшой набор данных, состоящий примерно из 500 фотографий овец, которые были собраны ветеринарами в процессе лечения. Йитинг Лу, студент инженерного факультета Кембриджа и соавтор статьи, обучил модель, пометив разные части морд овец на каждой фотографии и ранжируя их уровни боли в соответствии с SPFES.Ранние испытания модели показали, что она способна оценивать уровень боли с точностью около 80%, что означает, что система обучается. Хотя результаты со статическими фотографиями были успешными, чтобы сделать систему более устойчивой, им требуются гораздо большие наборы данных.
Следующие планы для системы — научить ее обнаруживать и распознавать морды овец по движущимся изображениям, а также научить ее работать, когда овца находится в профиль или не смотрит прямо в камеру. Робинсон говорит, что если они смогут достаточно хорошо обучить систему, камеру можно будет расположить в водоеме или другом месте, где собираются овцы, и система сможет распознать любую овцу, которая испытывает боль. После этого фермер сможет забрать пораженную овцу с поля и оказать ей необходимую медицинскую помощь.
«Я много гуляю по сельской местности, и после работы над этим проектом я теперь часто останавливаюсь, чтобы поговорить с овцами и убедиться, что они счастливы», — сказал Робинсон.