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[東工大、信州大、ISID] 最先端エッジAI技術を活用した牛の行動観察システムを共同開発

東京工業大学、信州大学および電通国際情報サービス(以下、ISID)の共同プロジェクトチームは、最先端エッジAI技術を活用した牛の行動観察システムを開発した。

2021年の社会実装を目指し、信州大学農学部で2019年4月から2020年3月まで実証実験を実施する。


【概要】

近年、畜産分野において、アニマルウェルフェア(動物の身体的および心理的状態)に関する消費者意識の高まりが報告されており、世界で、アニマルウェルフェアに配慮した家畜の飼育方式が提案されるようになってきた。しかし、家畜のアニマルウェルフェアの向上には放牧を含むさまざまな管理運用が必要であり、その対応コストが課題となっている。


東工大COI「動物のサイレントボイスとの共感」では、牛のサイレントボイスを聴くことを研究テーマの1つとしており、これまでの研究で、牛に首輪型センサを取り付けて、複雑な牛の飲水・摂食、腹臥位、立位、歩行などの行動や姿勢の情報を、AI処理により推定できるようになった。


同プロジェクトでは、AI処理をソニーセミコンダクタソリューションズ社製のIoT向けスマートセンシングプロセッサ搭載ボード「SPRESENSE(スプレッセンス)」に実装し、通信機能を備えた首輪型デバイス「感じて考える首輪」のプロトタイプを開発、さらにこのデバイスを用いて牛の行動データを広域で収集し、牧場の温度・湿度などの飼育環境の情報をも併せて収集・分析する行動推定システムを構築した(図1、2)。

図1. システムコンセプト:多数頭をリアルタイムで同時モニタリング

図2.実験風景の様子(信州大学農学部附属AFC農場にて)

2019年4月からは、このシステムを用いて牛の健康状態を把握し、アニマルウェルフェアに配慮しつつ低コストで飼育管理を実現する仕組みの構築に向けた実証実験を信州大学農学部で行う。


【本システムの特徴】

同プロジェクトが開発した行動推定システムは、エッジデバイスとクラウドのAI処理量と通信量のバランスを最適化することで、これまで課題であったエッジデバイスの長バッテリー寿命とクラウド間の通信のコスト削減を実現している。


本実証実験で用いる「感じて考える首輪」のプロトタイプには、エッジデバイスでAI処理を実行するのに必要な、高性能で低消費電力なプロセッサを搭載したスマートセンシングプロセッサ搭載ボード「SPRESENSE」を採用し、東京工業大学が開発した牛行動AI分析アルゴリズムを組み込んでいる。


これにより、歩行や摂食といった行動・状態をAI処理で推定してデータ量を圧縮し、低消費電力・低ビットレート・広域カバレッジ(LPWA:Low Power, Wide Area)の無線技術を活用することで、多状態推定・放牧利用・長期間動作を両立できるようにする。

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