Anche le mucche provano emozioni e una mucca felice è un produttore di latte migliore di una sotto stress. Ma come fanno gli allevatori a leggere un singolo bovino non noto per la sua espressione facciale in una mandria fino a 10, 000?

Richard Voyles, professore al Purdue Polytechnic Institute, ritiene che l'intelligenza artificiale e la robotica potrebbero essere la chiave per fornire agli allevatori dati approfonditi sullo stato della loro mandria, compresa la malattia o l'ansia.

"Nell'agricoltura agricola, non ci interessano le singole spighe o i chicchi di grano rispetto a un intero campo, " ha detto. "Ma noi ci preoccupiamo delle singole mucche o maiali. Ogni singolo animale mangia in modo diverso e si ammala in modo diverso.

"Il punto è, trattare bene gli animali aumenta la produttività fino al 15%. È un aumento sostanziale".

Voyles sta collaborando con i colleghi di ingegneria e agricoltura della Purdue e di altre due università su due progetti di ricerca per fornire agli allevatori e agli allevatori una grande quantità di nuove informazioni sulle loro mandrie. Entrambi i progetti hanno ricevuto finanziamenti dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti.

A differenza di un campo di grano, è difficile determinare la salute della mandria di mucche semplicemente sorvolandole con un drone. Con quello in mente, Voyles sta esaminando il problema a fondo usando pillole robotiche ingerite dalle mucche.

I piccoli robot sono mobili, consentendo il movimento tra ciascuna delle quattro camere dello stomaco in una mucca.

"È qui che entra in gioco l'intelligenza artificiale, " ha detto. "Dobbiamo essere in grado di spostare quei robot in modo da avere un senso a tutti i livelli di ciò che sta accadendo lì dentro per capire davvero le cose".

I prototipi sono più grandi e realizzati con polimeri, quindi a questo punto non si dissolvono negli acidi dello stomaco. Tali pillole dovrebbero essere passate dagli esseri umani. Ma animali come le mucche ottengono nutrienti dal cibo a base vegetale facendolo fermentare in uno stomaco compartimentato prima della digestione. Quindi solidi, invece di essere superato, vengono rigurgitati e masticati di nuovo.

Ricercatori, compresi gli scienziati animali, stanno lavorando con Voyles, esaminando una nuova metodologia di locomozione per i robot. Devono avere una potenza molto bassa e fare affidamento su rilevamento esterno, alimentazione e ricarica.

Gli organi interni di una mucca fanno movimento, o semplicemente stare in una delle camere dello stomaco, una proposta difficile.

"Gli stomaci delle mucche sperimentano costantemente contrazioni e spostano le cose mentre convertono le proteine ​​​​indigeribili in digeribili, " ha detto Voyles. "Abbiamo davvero bisogno di rimanere all'interno della camera dello stomaco perché è molto complesso, molto stratificato. Ma quello che succede è che la pillola finisce sempre nel posto sbagliato se non sono robotici".

Voyles è a capo del Collaborative Robotics Lab di Purdue, concentrando la sua ricerca su nuovi meccanismi robotici, sensori, software autoadattativo e controlli in tempo reale. Inizialmente si è dedicato alla robotica durante l'incidente nucleare di Three Mile Island come studente della Purdue, Voyles ha detto che la connessione tra la teoria ingegneristica, problemi tecnologici reali e soluzioni ingegneristiche lo entusiasmano sia dal punto di vista dell'ingegneria che della tecnologia ingegneristica

Voyles sta lavorando con i colleghi della Penn State e della Virginia Tech per sviluppare un sistema di locomozione ispirato ai millepiedi per l'interno degli animali che sia intrinsecamente sicuro. Crede alle pillole, con ulteriore sviluppo, potrebbe eventualmente avere un uso nella chirurgia e nel benessere umano.

In combinazione con le pillole robotiche c'è la seconda fase del lavoro:sviluppo di una rete di sensori corporei per intere mandrie alla volta, offrendo agli allevatori un monitoraggio più attento della salute delle vacche in qualsiasi momento.

Le pillole robotiche potrebbero collegare in sicurezza i dati a un collare sulla mucca che viene quindi trasmesso a una rete tramite telefono cellulare o segnale Wi-Fi. Sia le pillole robotiche che la ricerca in rete sono finanziate dalla National Science Foundation e dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti.

"Si muovono in grandi branchi, quindi abbiamo bisogno di sapere cose come chi sta tossendo e dove, " Disse Voyles. "Dobbiamo isolarli, c'è una malattia coinvolta, hanno bisogno di farmaci?"

Ha detto che gli agricoltori potrebbero individuare più specificamente quali mucche sono malate, riducendo le applicazioni radicali di antibiotici solo agli animali che ne hanno bisogno.

L'uso si estende oltre la medicina alla manutenzione quotidiana come l'alimentazione. Le vacche da latte vengono nutrite almeno due volte al giorno, se non di più, quindi ci sono molte opportunità per modificare la loro dieta con le vitamine, minerali e altri integratori in modo naturale. Ma dobbiamo rintracciare le singole mucche.

"Se utilizziamo questa rete per riportare i dati in tutta l'azienda agricola come un tessuto digitale agli agricoltori, possono prendere decisioni e poi rimandarle a cose come alimentatori robotici, " ha detto Voyles.

Con questo come fondamento, Voyles prevede la costruzione di reti estese con vari livelli di analisi utilizzando l'intelligenza artificiale e l'aggregazione del comportamento di un animale nel comportamento della mandria.

L'utilizzo della tecnologia per migliorare la qualità e la produttività dell'agricoltura animale va oltre il punto di vista del business. Esiste il potenziale per grandi impatti globali in termini di utilizzo del suolo e dell'acqua

"Ora c'è un aspetto importante della sostenibilità quando parli di questo, " Disse Voyles. "Se puoi migliorare la salute e la produttività degli animali, puoi ridurre il metano Puoi anche ottimizzare il loro uso dell'acqua e del suolo, migliorando al contempo il loro benessere".