, .
clearsky_night -11.1℃
Vārda dienu svin: Nikolajs, Niklāvs, Niks, Nikola

Cowow: mastītu diagnosticē mākslīgais intelekts

Elīna Šmite , 29-09-2020
Cowow: mastītu diagnosticē mākslīgais intelekts

Saimnieks LV / 2020.gads (Maijs.)

Piena lopkopībā mastīts ir viena no slimībām, kas nodara vislielākos ekonomiskos zaudējumus, samazinot izslaukumu no ganāmpulka, pazeminot piena kvalitāti un palielinot izmaksas par veterinārajiem pakalpojumiem. SIA Vet Health Spektrum ir saņēmis Eiropas Lauksaimniecības fonda atbalstu, lai veiktu rūpniecisko pētījumu un izstrādātu mākslīgajā intelektā balstītu sistēmu COWOW, kas spēj mastītu diagnosticēt tā agrīnā stadijā. Par unikālā projekta izveidi vairāk stāsta uzņēmuma vadītāja Vita Stūre.

Kā radās ideja par šādas inovatīvas sistēmas radīšanu?

Vita Stūre: – Es un Anastasija Drebote jau trīs gadus esam iesaistītas jaunu tehnoloģiju ieviešanā, un Cowow projekts nav vienīgais, ar ko darbojamies. Mēs analizējām modernās tehnoloģijas un to, kādi varētu būt jauni to pielietošanas veidi, tālāk veidojot komandas un izstrādājot projektus, kā realizēt vienu vai otru ideju. Kad sākām pētīt, kā tehnoloģijas var izmantot profilaktisku un preventīvu pasākumu veikšanā veterinārijā, diezgan ātri nonācām pie atziņas, ka piena lopkopības nozarē tieši mastīts izraisa pamatīgus ekonomiskus zaudējumus. Mākslīgajā intelektā balstītā sistēma Cowow tiks veidota uz inovatīvas – spektrāli dinamiskās tehnoloģijas bāzes, ko vairāk kā 15 gadus ir izstrādājuši SIA Vet Health Spektrum komandas eksperti. Tā kā Cowow tehnoloģija ir neinvazīva un spēj ļoti agrā stadijā identificēt slimību ierosinātājus, tāpēc tas varētu būt ļoti noderīgs rīks mastīta noteikšanai. Izstrādājot Cowow projektu, mums ir laba sadarbība ar Latvijas Lauksaimniecības universitāti un konkrēti ar Veterinārijas departamenta vadītāju, profesori Andu Valdovsku. Mūsu pētījumi un zināšanu bāze, ko saņemam no Lauksaimniecības Universitātes profesionāļiem, rāda, ka šai tehnoloģijai ir liels potenciāls mainīt pieeju mastīta diagnostikā un ļoti būtiski atvieglot lopkopju dzīvi un ļaut arī vairāk pelnīt.

Piena liellopu ganāmpulkos ar mastītu jeb tesmeņa iekaisumu slimo vidēji 30 % govju vienā laktācijas periodā (saskaņā ar Viskonsīnas Universitātes Veterinārmedicīnas skolas veikto pētījumu). Klīniskajā formā mastīts ir vizuāli redzams – mainās gan gotiņas uzvedība, gan vizuāli redzamas izmaiņas tesmenī. Šajā gadījumā ārstēšana notiek ar antibiotikām, kas nozīmē, ka govs līdz pat 14 dienām izkrīt no piena ražošanas cikla. Mastīts ir arī viena no slimībām, kas piena lopkopībā izraisa pārmērīgu antibiotiku lietošanu, jo nav īsti cita veida, kā ar to cīnīties. Pasaules Veselības organizācija ir uzsvērusi, ka antibiotiku rezistence ir viena no aktuālākajām problēmām cilvēku veselībai. Jo vairāk to lietošanu spējam samazināt lauksaimniecībā, jo labākas sekas ilgtermiņā! Cowow sistēma tam var ļoti labi palīdzēt, samazinot antibiotiku lietojumu un līdz ar to atliekvielu daudzumu pienā, augsnē. Tas būtu vismaz viens solis prevencijas virzienā.

Savukārt subklīniskais mastīts ir stadija pirms klīniskā mastīta, un to ir daudz sarežģītāk konstatēt, jo dzīvnieks uzvedas normāli, nav nekādu vizuālu pazīmju – sevišķi agrīnajā subklīniskā mastīta posmā, toties piena izslaukums un piena kvalitāte būtiski krītas. Ņemot vērā šīs spektrāli dinamiskās tehnoloģijas priekšrocības, mūsu ideja ir subklīniskā mastīta stadiju noteikt ātri, pirms vēl ārstēšana jāveic ar antibiotikām, tā vietā izmantojot pretiekaisuma zāles. Tas arī nozīmētu, ka govi no saimniecības aprites nāktos izņemt tikai 3–5 dienas, pirms tā atkal sāk pilnvērtīgi dot pienu.

Tāpat ir skaidrs, ka cilvēku skaits uz planētas pieaug – tieši tāpat vajadzība pēc pārtikas un arī piena. Šī ir iespēja izmantot esošo lopu skaitu, lai iegūtu maksimālu piena daudzumu.

Kā Cowow funkcionē?

Mūsu uzdevums ir veidot pilnīgu, veselu sistēmu, kurai ir redzamā un neredzamā daļa. Redzamā daļa ir bezvadu sensors, kas visticamāk tiks veidots kaklasiksnas formā. Tas nolasa govs veselības datus – šobrīd plānojam, ka tas varētu notikt reizi četrās stundās, bet tas vēl ir izstrādes stadijā. Testēsim, cik bieži sensoram ir jānolasa informācija, lai saprastu, kurā brīdī kaut kas govs organismā sāk mainīties. Dati no sensora tiek aizsūtīti un uzglabāti serverī – mākonī, kur katrai govij tiek veikta veselības datu analīze. Ja par kādu govi tiek saņemta trauksmes ziņu, ka, piemēram, organismā sākušies nelabvēlīgi procesi, saimnieks, veterinārārsts vai zootehniķis, kas fermā atbild par ganāmpulka veselību, varēs izdarīt secinājumus, kādas darbības, ārstēšana nepieciešama turpmāk – pirms šī problēma ir progresējusi un skārusi citus dzīvniekus. Iespējams, ka varēs iztikt tikai ar pretiekaisma zālēm vai vitamīnu injekcijām, kas palielina imunitāti.

Iekštelpās dzīvojošām govīm imunitāte parasti ir trauslāka, kā arī ir lielāka iespēja, ka viena saslimusi govs var mastīta ierosinātāju nodot citām. Govīm, kas ikdienā ganās pļavā, iespēja uzlabot savu imunitāti ir daudz labāka, jo ārā ir svaigs gaiss, no saules var uzņemt D vitamīnu.

Vai plānots, ka šo sistēmu pēc tam varēs iegādāties saimniecības saviem ganāmpulkiem?

Līdz nākamā gada septembra beigām mums šīs sistēma ir jāizstrādā. Plānojam, ka pirmie 100 sensori tiks piedāvāti lauksaimniekiem, kuriem ir interese par šāda veida tehnoloģijām, testēšanai rindas kārtībā. Priecāsimies par atsauksmēm un atgriezenisko saiti! Pagaidām, cik esam runājuši ar industrijas pārstāvjiem Latvijā, par šo produktu ir liela interese, kas mūs noteikti motivē šī produkta tālākā izstrādē.

Pašlaik esam aktīvā produkta pirmā prototipa izstrādes procesā, liekot kopā gan programmatūru, gan sensora veidola un darbības principus. Programmatūras izveidē tiek pielietotas ne tikai IT, bet arī mākslīgais intelekts, lai datus spētu atpazīt, apstrādāt un veikt secinājumus. Protams, vēlamies, lai šī ierīce, ja tā nonāks masveidā ražošanā, būtu pēc iespējas lētāka un pieejamāka plašākam lopkopju lokam. Tehnoloģijas un komponentes industrijā kļūst arvien pieejamākas, un tas ļauj mums cerēt, ka galaprodukts nebūs dārgs. Esam pateicīgi Lauku atbalsta dienestam, kas mūsu ideju atbalstīja, un esam saņēmuši finansējumu produkta izstrādei, lai gan rezultāta sasniegšana nebūs ātra, kopumā projekta izstrādei atvēlēts 21 mēnesis. Sekojiet mūsu ziņām Linkedin lapā!

Kādos apstākļos jūs produktu testējat?

Gatavā prototipa testēšanā mēs sadarbosimies ar trīs dažāda mēroga un profila saimniecībām – z/s Zilūži, SIA Agro–Kaķenieki un IK Bikstu Brīvzemnieki. Ar Agro–Kaķenieki mums ir visilgākā sadarbība, tur jau pāris pilottestus esam veikuši. Tā ir intensīva piensaimniecība ar vairāk nekā tūkstoš govīm, kur datu menedžments ir apjomīgs un jāveic ļoti rūpīgi. Zilūži savukārt ir pilna cikla saimniecība, kur iegūto pienu arī pārstrādā dažādos pārtikas produktos, kas tiek nogādāti galapatērētājiem. Bikstu Brīvzemnieki ir bioloģiska saimniecība, kur ir ap 60 govīm, ar iespēju katrai govij veltīt vairāk laika, lēnāku darba ritmu. Izmēģinājumi dažādās saimniecībās dod mums iespēju pārliecināties, kā sensors strādās dažāda tipa saimniekošanas sistēmās, jo katrā ir pieejami savi resursi, ir atšķirīga iekšējo procesu norise, darbu plānošana. Tāpat mēs varam saprast, kā saimnieki pašlaik risina mastīta un veselības kontroles jautājumus.

Vai šis produkts arī visā pasaulē ir kas unikāls?

Esam veikuši pamatīgu tirgū esošo risinājumu izpēti. Lielākā daļa no esošajiem sensoriem vai līdzīgām tehnoloģijām darbojas, analizējot dzīvnieka kustību daudzumu un raksturu, soļu skaitu u.tml. Mūsu gadījumā sensors ir kā maza veselības diagnostikas ierīce, mēs neņemam vērā kustību intensitāti. Tāpat citas pašlaik lopkopībā izmantotās ierīces nediagnosticē mastītu – visas citas tehnoloģijas to dara, izmantojot piena paraugu (nosakot somatisko šūnu skaitu), kamēr Cowow to var veikt attālināti jebkuram daudzumam govju. Projekta ietvaros mēs arī gribam saprast, vai atšķirīgās sensorās ierīces ir kaut kā apvienojamas, vai tās netraucē viena otrai.

Mēs esam runājuši arī ar citu valstu lopkopjiem un sapratuši, ka mastīta izplatība un savlaicīga diagnostika ir tikpat aktuāla arī citur. Pašlaik saimniecībās mastītu profilaktiski diagnosticē retāk, piemēram, apmeklējām fermu Belfāstā, Lielbritānijā. Tur piena paraugi tiek ņemti reizi mēnesī un pēc pāris dienām laboratorija atklāj rezultātu. Mēs gribam izveidot tehnoloģiju, kas izmaiņas govs organismā nosaka vairākas reizes diennaktī, lai pēc iespējas ātrāk varētu problēmu novērst. Mastīts var attīstīties pāris dienu laikā, bet, ja analīzes veic reizi mēnesī, šo brīdi var nokavēt.

Kas ir COWOW?

 

SIA Vet Health Spektrum Eiropas Lauksaimniecības fonda lauku attīstībai Latvijas lauku attīstības programmas 2014.–2020. gadam pasākuma Sadarbība 16.1. apakšpasākuma Atbalsts Eiropas Inovāciju partnerības lauksaimniecības ražīgumam un ilgtspējai lauksaimniecības ražīguma un ilgtspējas darba grupu projektu īstenošanai īsteno projektu Mākslīgajā intelektā balstītas sistēmas COWOW rūpnieciskais pētījums.

COWOW sistēmas galvenie elementi:

  1. Diagnostikas sensors reizi četrās stundās nolasa govs veselības rādītājus, konkrēti, biomarķieru grupu, kas norāda par subklīniskā un klīniskā mastīta ierosinātāju radītiem nelabvēlīgiem procesiem organismā, kā arī to rašanās risku.

  2. Mākslīgajā intelektā balstīta programmatūra no sistēmas sakaru kanāla reizi dienā savāc veselības datus no katra sensora un nosūta uz mākoņserveri, kur šie dati tiek glabāti, analizēti un gala rezultāts tiek nodots tālāk uz web saskarni.

  3. Web saskarne, kas ļauj saimniecības atbildīgajiem speciālistiem un vadībai sekot ganāmpulka veselības rādītājiem un nekavējoties veikt preventīvas darbības. Mākoņserverī bāzētā sistēma nodrošina pieeju šiem datiem jebkurā laikā un vietā.

 

Kas ir mastīts?

 

Mastīts ir tesmeņa slimība, 99 % no visiem mastītiem izraisa baktērijas, kas iekļūst tesmenī. Mastītu izraisošie mikroorganismi tesmenī gandrīz vienmēr nonāk caur pupa kanāla atveri. Tādēļ izšķiroša loma tesmeņa veselības saglabāšanā ir katras govs pasargāšanai no inficēšanās. Ir jānodrošina, lai pups no ārpuses būtu tīrs un tesmeņa iekšpusē darbotos organisma aizsargmehānismi jeb imunitāte. Kā notiek inficēšanās? Baktērijas, kas izraisa mastītu, parasti tesmenī iekļūst caur pupa kanālu. Ir trīs iespējamie inficēšanās veidi: 1. baktērijas ir citos, jau inficētos ceturkšņos vai govju tesmeņos ganāmpulkā; 2. liela baktēriju koncentrācija govju apkārtējā vidē; 3. jebkādu apstākļu izraisīta vāja pupa kanāla aizsargbarjera, kas ļauj baktērijām nonākt tesmenī, piemēram, nenoregulēti slaukšanas aparāti.

Mastītu izraisošās baktērijas var iedalīt divās grupās – lipīgās un vides baktērijas:

  • Lipīgo (kontagiozo) mastītu mastītu izraisa baktērijas, kas dzīvo ganāmpulka inficēto govju tesmeņos un kopā ar pienu baktērijas tiek pārnestas no govs uz govi. Ganāmpulkā šīs baktērijas tiek pārnestas galvenokārt slaukšanas laikā ar slaukšanas aparātiem, rokām, tesmeņa dvielīšiem. Piemēram, noņemot slaukšanas stobriņu no inficēta ceturkšņa, baktērijas iespējams aiznest nākamajām 5–6 govīm, kurām tiks pielikts šis slaukšanas aparāts. Biežāk sastopamās lipīgās baktērijas: Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae, Streptococcus dysgalactiae.

  • Vides mastītu izraisa baktērijas, kas dzīvo govs apkārtnē. Ar to saprot pakaišus, mēslus un pārējo apkārtējo vidi. Lai izraisītu mastītu, baktērijai vienmēr jāiekļūst tesmenī caur pupa kanālu. Veicot mastītu kontroli, jāsamazina baktēriju daudzums gan uz govs pupiem, gan apkārtējā vidē, govīm jābūt veselām un jājūtas labi, lai tās varētu cīnīties ar slimības ierosinātājiem. Biežāk sastopamās vides baktērijas ir: Eshecichia coli, Streptococcus uberis.

 

Avots: www.llkc.lv, Silvija Dreijere, LLKC Lopkopības nodaļas vadītāja.

 

Iesakām izlasīt Skatīt vairāk
Ainava – lauku mājas vizītkarte
Ainava – lauku mājas vizītkarte

Nesen pabeigts pētījums par lauku ainavas attīstību simts gadu periodā un a...

Tauriņziežu nozīme un iekļaušana augu maiņā bioloģiskajā lauksaimniecībā
Tauriņziežu nozīme un iekļaušana augu maiņā bioloģiskajā lauksaimniecībā

Tauriņzieži ir augi, kas pieder pie tauriņziežu jeb pupu dzimtas. Tā ir vie...

Piezīmes par gaļas lopu infekcijas un parazitārajām slimībām
Piezīmes par gaļas lopu infekcijas un parazitārajām slimībām

Dr. vet. med. Liesma Vicinska, SIA Anitas veterinārais serviss veterinārārs...

Slaukšanas mašīnas mazam ganāmpulkam – vēsture un šodiena
Slaukšanas mašīnas mazam ganāmpulkam – vēsture un šodiena

Labvēlīgi dabas klimatiskie apstākli ļauj Latvijā pastāvīgi nodarboties ar ...