Pada pertengahan 1970-an, ladang tenusu rata-rata Amerika mempunyai kira-kira 25 ekor lembu. Hari ini, banyak operasi mempunyai lebih daripada 3, 000 - nombor yang hampir tidak pernah didengar 25 tahun yang lalu.
Menguruskan lembu besar dengan cekap akan sukar, mungkin juga mustahil, tanpa kemajuan terkini dalam pengkomputeran dan automasi. Kebanyakan tenusu kini mempunyai perumah penggembalaan dan perumahan percuma yang berkaitan, yang menghasilkan dua kali ganda atau tiga kali sehari. Unit pemerah susu secara automatik melepaskan untuk mengurangkan masalah kesihatan udder dan meningkatkan kualiti susu, sementara lembu transponder ID membolehkan petani secara automatik merakam data pengeluaran.
Perkembangan teknologi utama yang paling baru yang mempengaruhi industri tenusu AS ialah pembangunan sistem pemerah susu automatik - atau pengganti "robot".
Di Pusat Susu Kellogg, University of Connecticut, kami menggunakan pengganti robot serta sensor lain untuk memantau 100 ekor lembu dan persekitaran fizikal mereka. Melalui kerja ini, melancarkan musim bunga ini, kami berharap untuk memantau tingkah laku dan kesihatan lembu individu dalam masa nyata untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran dan kesejahteraan haiwan.
Data besar dan lembu
Pemasar robot boleh menuai susu tanpa penglibatan manusia. Sebenarnya, lembu memutuskan bila hendak ditiup, memasuki mesin tanpa pengawasan manusia langsung. Sistem robotik secara automatik mengenal pasti lembu dan menggunakan semburan penyembuh susu sebelum melepaskan lengan robot untuk memerah susu.
Itu sangat berbeza dari penggembalaan salon, di mana para pengurus memutuskan kapan susu lembu, biasanya tiga kali sehari. Setiap unit pemerah susu berfungsi untuk 50 hingga 55 ekor lembu.
Memandangkan harga tinggi versi awal pengganti robot dan saiz besar kawanan Amerika Syarikat, peternak Amerika mempunyai minat yang minima pada pengganti robotik sebelum 2010. Walau bagaimanapun, bilangan sistem pemerah susu automatik di negara ini meningkat kepada lebih 2, 500 unit pada tahun 2013, terutamanya disebabkan peningkatan reka bentuk dalam model yang lebih baru. Di seluruh dunia, kini terdapat lebih daripada 35, 000 sistem pemerah susu automatik yang beroperasi.
Barisan lembu yang ditanam (Toa55 / shutterstock) Bukan sahaja mesin-mesin baru ini bertambah baik dalam menuai susu dengan cekap, mereka mempunyai keupayaan tambahan untuk mengumpulkan lebih banyak maklumat tentang pengeluaran, komposisi susu dan tingkah laku lembu. Itu membolehkan pengeluar membuat keputusan pengurusan yang lebih tepat.
Dengan sistem penggembalaan robotik, lembu menjalankan persembahan. Mereka menentukan masa makan, ruminasi, berehat atau ditanam. Mereka juga perlu menghabiskan kurang dari satu jam sehari yang sebenarnya ditanam; sebelum pengganti robot, memerah susu sering mengambil masa tiga hingga lima jam sehari.
Kami ingin tahu: Apa yang mereka lakukan sepanjang hari mereka? Bagaimanakah tingkah laku itu menjejaskan pengeluaran atau berkhidmat untuk menunjukkan status kesihatan? Dengan sendirinya, unit pemerah susu tidak dapat mengumpulkan maklumat seperti itu, yang akan sangat berguna untuk mengetahui lebih awal sama ada seekor lembu tertentu sedang mengembangkan masalah kesihatan.
"CPS sapi" kami - sistem siber-fizikal yang merangkumi lembu, pengganti robot, kamera video dan sensor lain - akan menjejaki data pada lembu kami sepanjang masa. Ini akan memberitahu kita, antara lain, di mana lembu pergi ketika tidak ditanam; apabila mereka memutuskan untuk makan, berehat atau melakukan aktiviti lain; dan komposisi susu mereka. Sensor yang diletakkan di dalam badan akan memberitahu kami pH di dalam perut mereka, yang boleh menjadi penunjuk utama masalah pencernaan.
Mengoptimumkan tenusu
Kami berharap bahawa semua data ini akan membolehkan kami membuat keputusan tepat pada masanya pada peringkat lembu individu, sesuatu yang tidak mudah dilakukan dalam kawanan besar. "Ketepatan pemakanan" ini dapat membantu kita memahami bagaimana aktiviti lembu individu - makan, berdiri, berehat, memerah susu - mempengaruhi pengeluaran susu, kualiti susu dan kesihatan.
Kami merancang untuk menganalisis data dengan bantuan pembelajaran mesin, sejenis kecerdasan buatan yang dapat mencari corak dalam sejumlah besar maklumat. Komputer akan membandingkan data dengan model bagaimana tenusu harus beroperasi di bawah keadaan yang ideal. Model kami menangkap ciri prestasi kritikal - kualiti susu dan produktiviti - serta kekangan yang berkaitan, seperti kesihatan individu dan status pembiakan.
Apabila tenusu beroperasi, data masa nyata akan membolehkan kita menilai sejauh mana ladang sebenar kami adalah dari yang ideal. Kami kemudiannya boleh menggabungkan maklumat ini dengan algoritma pengoptimuman matematik untuk menentukan betapa tepatnya kita perlu mengubah suai atau menyesuaikan prosesnya. Sebagai contoh, algoritma mungkin menyarankan untuk menyesuaikan jenis titisan titisan, kandungan nutrisi makanan atau jumlah masa setiap lembu menghabiskan makan.
Kami berharap kerja kami akan membolehkan petani tenusu di seluruh AS untuk menguruskan lebih baik lembu-lembu individu dalam keadaan kumpulan - bukan sahaja untuk meningkatkan pengeluaran susu, tetapi untuk meningkatkan kesihatan lembu.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Matthew Stuber, Penolong Profesor Kejuruteraan Kimia & Biomolekul, University of Connecticut
Gary Kazmer, Profesor Madya Physiology Laktasi, University of Connecticut
Shalabh Gupta, Penolong Profesor Kejuruteraan, University of Connecticut
Steven Zinn, Profesor Sains Haiwan, University of Connecticut
