System Wzajemnej Relacji DO: Wykrywanie i identyfikacja zaburzeń w stanie psychofizycznym krów z wykorzystaniem analizy wieloparametrycznej i algorytmów opartych na sztucznych sieciach neuronowych

Celem głównym projektu jest: "opracowanie i wdrożenie innowacji w zakresie systemów monitoringu dobrostanu i stresu mających zastosowanie przy produkcji mleka i mięsa (wołowiny)". Realizacja projektu polegała będzie na: Zaprojektowaniu rozwiązania monitorującego dobrostan zwierząt, opartego o użycie systemu wykorzystującego mikroprocesory mierzące przewodnictwo elektryczne skóry (parametr związany z poziomem stresu) i inne mierzalne parametry fizykalne i poprzez wykorzystanie technologii sztucznych sieci neuronowych, określenie momentu powstania stresu w celu jego wczesnej eliminacji. Rezultaty niniejszego projektu to poprawa dobrostanu zwierząt oraz wzrost wydajności hodowli zwierząt, obniżenie kosztów operacyjnych, w tym pracy, zwiększenie dochodowości, bezpieczeństwa żywnościowego i samej żywności.

Produkcja mleka jak również wołowiny jest w sposób szczególny uzależniona nie tylko od odpowiednich standardów higienicznych, ale również od odpowiedniego poziomu dobrostanu bydła. Zarówno krótkotrwały, jak i długotrwały stres wywierają niezwykle negatywny pływ na gospodarkę hormonalną, utrudniając zwierzętom prawidłowe funkcjonowanie, negatywnie oddziałując na rozrodczość i produkcyjność. Stres Transportowy to również przyczyna gorszej jakości mięsa. Transport przeprowadzony z największą starannością i w najlepszych warunkach zawsze stanowi jednak stres dla zwierząt, mogący mieć negatywny wpływ na jakość wołowiny. Stres wywołany bólem upośledza wydzielanie mleka, obniża pobieranie paszy, bezpośrednio przyczyniając się do gorszych efektów produkcyjnych zarówno w produkcji mleka jak i mięsa. Jak wykazały liczne badania długotrwały stres, w tym stres przedubojowy może powodować niewielkie obniżanie pH mięsa po uboju, które skutkuje powstawaniem wady mięsa, określanej jako DFD (z ang. dark, firm, dry - ciemne, twarde, suche). Mięso z wadą DFD nie jest wybierane, kupowane przez klientów.

Zaproponowany w projekcie system monitoringu dobrostanu i stresu umożliwi uzyskanie zmiennych predykcyjnych dla modelu diagnostycznego do wykrywania stanu psychicznego, zdrowia i dobrostanu. Wdrożenie proponowanego systemu może poprzez wczesną identyfikację zagrożeń zmniejszyć konieczność leczenia, czy nawet brakowania oraz zredukować straty żywności (konfiskaty poubojowe w przypadku syndromu DFD). Benefitem dla hodowli wynikającym ze wzrostu poziomu dobrostanu zwierząt, będzie mniejsza liczba brakowań i zachorowań, a w efekcie co niezwykle istotne, niższa ilość zużytych antybiotyków. Poprzez wczesne określenie symptomów system pozwoli hodowcy na zmianę parametrów otoczenia zwierzęcia czy zachowań, jak również wyizolowanie osobników np. chorych lub takich, które źle wpływają na pozostałe osobniki.

Działania podejmowane w ramach projektu

Etap I:

1. Opracowanie i walidacja systemu monitoringu oceny poziomu reakcji fizjologicznej krów.
2. Optymalizacja miejsca i sposobu przymocowania mikroczujników.
3. Optymalizacja i walidacja akwizycji i nadzoru uczenia Sztucznych Sieci Neuronowych (SSN).
4. Wykonanie zasadniczej części systemu analizy wieloparametrycznej.

Etap II:

1. Badania naukowe terenowe.
2. Dostosowanie systemu do warunków produkcyjnych - ocena zdrowia bydła, reakcje na czynniki powodujące obniżenie produkcyjności.
3. Optymalizacja systemu pod względem walidacji, akwizycji i nadzoru uczenia SSN.

Etap III:

1. Optymalizacja i badania z użyciem systemu do oceny reakcji stresowej podczas hodowli i transportu.
2. Zaprogramowanie docelowego urządzenia SSN.

Główne korzyści z realizacji projektu

1. Mięso z wadą DFD nie jest wybierane, kupowane przez klientów. Głównym czynnikiem takich wyborów jest fakt, że mięso z wadą DFD ma ciemną, nienaturalną barwę, która w opinii klientów świadczy o tym, że mięso nie jest najlepszej jakości. Dlatego też co raz częściej ubojnie płacą hodowcom wołowiny premię za niskie pH mięsa po uboju. Głównym rezultatem realizacji niniejszego projektu będzie zaproponowane hodowcom bydła innowacyjnego systemu monitorującego zdrowie i dobrostan bydła i chroniącego przed stratami w wyniku zbyt dużego pH mięsa. Przyczyni się to do wspierania rolnictwa w efektywne rozwiązania technologiczne, wykorzystujące rentowne gospodarczo, produktywne i konkurencyjne zasoby.
2. Mięso z wadą DFD ma ograniczoną trwałość i jest podatne na psucie bakteryjne, dlatego też nie nadaje się do produkcji wyrobów trwałych. Mięso z prawidłowym pH może być długo przechowywane w chłodni z zachowaniem bezpieczeństwa zdrowotnego, bez utraty wartości odżywczych oraz atrakcyjności dla konsumenta (wyglądu). Natomiast mięso z wadą DFD traci swoje właściwości zdrowotne i odżywcze, a przede wszystkim wizualne już po 7 dniach. Zaproponowany w ramach realizacji niniejszego projektu system monitorujący zdrowie i dobrostan bydła, przyczyni się do tego, że oferowane do sprzedaży mięso będzie w pełni wartościowe. Brak wad DFD ochroni zarówno hodowcę bydła, jak i przetwórcę przed stratami w wyniku konfiskat nieprzydatnej dla przemysłu wołowiny. Przyczyni się to do wspierania rolnictwa w efektywne rozwiązania technologiczne, wykorzystujące rentowne gospodarczo, produktywne i konkurencyjne zasoby.
3. Zmniejszenie liczby hodowli bydła poprzez hodowanie bydła tylko zdrowego w znacznej mierze przyczyni się do zmniejszenia produkcji CO2. Mniejsza produkcja CO2 przekłada się na niskoemisyjne oraz przyjazne dla klimatu korzystnie z zasobów i surowców naturalnych. Dodatkowo hodowanie tylko zdrowego bydła zmierza w kierunku rolno-ekologicznego systemu produkcji, który to system harmonijnie korzysta z podstawowych surowców naturalnych.