全球畜牧健康监测创新梳理:萌芽于2015年,应用AIoT 关键技术,从单产品演进至系统解决方案

作者:35斗 2020-03-04 09:17

作者: 顾贝妮

长期从事创新商业研究,并为科技创业团队提供战略咨询。管理学硕士,近二十年咨询业、财经传媒从业经历。2014年联合创办动脉网VCBeat。为中欧商业评论、36氪、钛媒体等著名媒体特约作者。交流微信:gugreaty;微信公众号:未来主议


农业农村部办公厅近日印发《2020年畜牧兽医工作要点》强调了包括加快生猪生产恢复发展,持续抓好非洲猪瘟防控在内的动物病疫防控要求。过去的20年来,牲畜病疫产生重大负面影响的事件频繁发生,且有愈演愈烈之势。除了研发疫苗这一终极对策外,就是在防不胜防时能及早发现。.


因而引发了一系列家畜疾病监测预警方面的科技创新投产落地,尤为活跃。可预见,在各类疫情压力及教训下,该领域势必将加强投入,持续升温,不妨来了解一下有哪些创新热点。


以数据采集为核心发展的多种方案

家畜疾病监测创新可以说全然是以数据为中心展开的。首先需要解决的是数据采集,通过怎样的技术采集何种数据,更便利容易且有更高价值。早在2006年, WHO与NASA就通过卫星监测获取数据,依赖对环境及植被数据的反常现象分析,评估有利于裂谷热病媒产生、发展和繁殖条件的地区的地图,预测裂谷热在各地的爆发风险。卫星数据可以做到全球范围的趋势预警,但无法做到个体实时监控。


现如今获取数据有了更多新手段,涉及多种数据类型。最为热门的主要有两类:第一类:通过可穿戴传感器实时获得动物体征及行为数据。第二类通过安装在舍场中,或加载在无人机或机器人上的特殊摄像头及计算机视觉技术获得图像数据,为非接触式手段。第三类:通过音频采集设备获得动物发出的声音数据,也为非接触式。经过对各类数据,结合不同病疫症状规律加以算法分析,第一时间发觉其反馈出的异常,评估风险级别,发出预警提醒。


科技创新家畜健康监测主要方案

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而关于客户端采用的模式,功能较为复杂的仍旧在PC端软件上操作。功能相对简单的产品也有通过手机短信SMS发送预警信息的方式。近年来移动APP的发展也在该领域有体现,而最新流行起来的体验上更人性化的虚拟智能助手客户端产品也已出现。


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可穿戴传感器


家畜可穿戴产品通常配置有多种传感器,GPS定位装置等。家畜健康反馈最敏感的数据还是体温,例如非洲猪瘟染病的显著特点是体温超过41度。可穿戴设备可进行7*24小时监测体温变化。此外,可穿戴设备还能收集到动作行为数据,反馈家畜的活动度,有些还包括进食相关的动作例如反刍,或其他动作行为活动轨迹等数据。家畜可穿戴产品形式常见的有两种,一种是智能颈带;另一种则为智能耳标。在海外AgTech领域这几年活跃的创业项目中,以奶牛牧场为主要客户的项目最多。在海外市场,这一赛道可谓已十分拥挤。这或许与家畜类型的市场空间,农场规模集中程度,及饲养特性有一定关系。


2015年成立的美国创业公司Cowlar为YC加速器项目。Cowlar的主要产品为奶牛可穿戴监测颈带,售价69美元。通过这一可穿戴设备能持续监测奶牛的体温指标、活跃度,以及例如反刍等动作状态。通过7*24小时采集的数据来分析筛查部分类型的疾病风险,监测及管理情绪压力情况,以及优化饲喂,最终达到提高产量控制成本的目标。Cowlar提供PC端的数据监测与分析软件,并通过短信SMS的方式将预警消息发送给农场主。


Cowlar产品页面

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类似的,2014年成立的荷兰公司Connecterra。Connecterra也通过颈带可穿戴传感器设备获取奶牛体征数据,同样提供奶牛常见部分疾病的早筛分析及其他相似服务。有所不同的是,Connecterra将其愿景描述得更为宏大,且更为强调其结合AI技术及算法,并将其解决方案通过虚拟智能助手Ida来为农场主提供体验更人性化的服务。收费模式也采用更前沿的订阅模式,每月每头牛收取2.8美元。目前,Connecterra已获得达能集团这样的大客户。


Connecterra产品页面

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Connecterra其服务体系更全面,监测不仅于家畜健康,还涉及其他多方面的牧场管理功能,也更多的融资操作。2016年获得180万欧元种子轮资金,2018年420万欧元A轮,且在2019年1月获得一笔240万欧元的拨款。


Connecterra产品页面

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此外,该方向上近两年获得融资知名度较高的项目,还有2018年12月进行B轮融资的日本创企Farmnote,2019年12月刚获得350万欧元融资的爱尔兰创企Moocall;美国创业公司Vence,等等。


澳大利亚创业公司Ceres Tag 和Smart Paddock的产品都是采用智能耳标来监测牛群。美国创业公司HerdDogg和QUANTIFIELD Ag也开发类似的产品。HerdDogg据称除了牛还为其他家畜农场主服务,于2018年7月曾获得300万美元的种子融资。国内2015年成立的睿畜科技也开发有智能耳标产品,目前已完成A轮数千万人民币融资。


HerdDogg产品页面

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基于图像数据


第二类创新热点方案是通过摄像头采集图像数据作为分析依据。在牛羊等大型牧场中,我们还看到了对无人机设备的使用,在无人机上装载摄像头的方式,巡视牧场。在圈舍环境饲养则可直接安装在圈舍中。根据规模大小,可能需要安装多个设备。


图像数据中,一种是通过红外线摄像头来监测热成像数据对应体现的温度异常。这一技术也用在了当前新冠肺炎的防控,在公共场所大量人群中筛查体温异常者。红外热成像反馈温度的一大优势是它可以测量不同部位的温度,反馈不同类型的疾病征兆。例如关于羊只耳标感染风险,有研究显示正常羊只耳朵的温度约在19摄氏度,如感染可能上升到26摄氏度。区分部位获得的体温信息能够根据疾病类型定向了解患病风险。区分部位的红外摄像设备目前看到的主要还是手持式。


FLIR公司羊体温监测产品

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图像数据采集还有对面部动作或行为动作的监测采集。通过AI图像识别技术,及机器学习训练的算法模型,对家畜面部表情图像进行采集,用以分析评估家畜情绪压力,反馈染病或受伤引起的疼痛、特殊生理状态等。


剑桥大学2017年发表的一个研究项目,使用AI图像识别技术,对羊的面部变化数据采集和分析,对比正常情况下的面部特征,可借此判断羊只当前情绪情况,评估其是否因疾病,细菌感染或受伤引起痛苦,从面部表情可评估痛苦程度。例如,剧烈的疼痛有很大可能与腐蹄病有关,有些情况下能反馈乳腺炎或其他炎症可能性。可靠有效的疼痛评估有助于早期筛查。


研究者称,羊只感到疼痛时,面部会发生一些变化,包括眼睛狭窄、脸颊收紧、耳朵向前折叠、嘴唇拉下来后缩,鼻孔从U 形变成V形等。通过对大量羊只面部图片的分析学习来训练算法。


利用“羊脸识别”来监测疫病情况

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国内关于智能养猪也有了“猪脸识别”的应用,2018年11月京东数科发布农牧智能养殖解决方案,开始通过“猪脸识别”来观测与记录每只猪的体重、生长、健康情况。国内项目2017年成立的翔创科技也以猪脸识别技术为主。此外,国内项目2015年成立的小龙潜行也采用机器人结合计算机视觉技术这种非接触方式来进行监测,目前完成pre-A轮融资。


图像识别技术也能观察监测家畜的行为动作。2015年成立的爱尔兰创新企业cainthus应用AI影像技术服务于奶牛牧场监控。2018年2月cainthus获得了农业巨头Cargill的投资。下图显示了通过图像识别来判定奶牛是否在进食。


cainthus公司利用图像识别监测动物进食

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西班牙创业公司Faromatics则采用类似的技术应用于养鸡场中,在养鸡场顶棚安装名为ChickenBoy的机器人监测系统,通过影像数据分析对鸡群健康及鸡舍环境进行观察分析。

 

Faromatics产品工作图

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我们可以看到,从采集的数据种类上,基于图像设备比目前可穿戴设备能获得的数据价值更丰富,图像数据监测主机设备投入可能更少,形成一个主机设备管理一群牲畜的模式,核心设备管理维护也可能更简单。


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基于声音数据


第三类是采集声音数据来评估健康情况的方案,目前主要应用在养猪场中。通过对猪的叫声或咳嗽声进行分析,来评估异风险。


SoundTalks比利时科技公司,开发有监测套件,通过声学分析技术来对监测筛查猪群健康问题。这包括扩音设备、和呼吸困难监测器SOMO,能全天候实时监测声音的轻微变化,例如咳嗽声的反常情况,通过算法分析可对呼吸困难症状,呼吸系统感染风险进行快速排查。德国生物制药与动物健康产品公司勃林格殷格翰(Boehringer Ingelheim ) 于2019年曾购买了SoundTalks公司的部分股份,将SoundTalks解决方案结合到其相关筛查系统的研发中。


SoundTalks的声音监测设备SOMO

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开发有类似产品的还有,2016年成立的荷兰创业公司Serket。Serket体系要比SoundTalks更为全面丰富,除了基于声音的分析评估外还有视觉影像监测评估。


养猪相比其他牲畜在中国市场更受关注,多家互联网科技公司接入发展新一代智能养猪系统。京东数科于2019年5月推出的疫病预警系统,也是通过声纹识别技术,识别并分析猪的叫声和咳嗽声,进行疾病监测。发现高风险疑似患病,会立即对信息展开智能分析,迅速形成应对方案,传达给猪场的兽医或饲养员。


京东数科疾病预警系统

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有研究表示,声纹诊断也可用于家禽饲养,通过对鸡发声的算法分析,可以筛查细菌性肠炎、多种禽流感,等家禽疾病。


声纹诊断可用于禽类疾病监测

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研究者们还在持续研究通过多种类型的动物发声中发掘不同病灶的可能性。我们看到一般情况,把声音采集设备安置在圈舍中,声音的捕捉无法做到完全个体化。且对最重要的体温数据也无法获取,目前声音诊断系统更多作为家畜健康监测作为一个补充。


推动趋势的关键价值点

综上所述,关于家畜疾病监测科技创新各有神通,对家畜健康异常提供筛查诊断和预警。这一波创新从2015年前后已开启陆续诞生一些新项目,2017~2018年获得融资的项目有不少,2019年投融态势呈现一定延续。后续发展将加深考验产品核心性能及服务体系。笔者认为,这里有几个将体现该领域趋势方向的关键价值点:


追求尽可能实现远程不接触,以保障养殖人员安全,阻断人畜间疾病传播。


1、 追求筛查疾病种类不断扩充,尤其能造成重大损失病种。因而某些监测设备虽然不够全面,但可以弥补某类疾病监测的空白,也有其发展的价值。

2、 追求诊断评估的准确性。目前一些方式更多还是在筛查层面,提示风险,精准诊断某些类型病疫还有待突破。

3、 追求尽可能及早发现提前预警。

4、 追求投资回报率。这里评估起来有多种因素需要考虑。涉及一次性投入成本和维护成本,设备是否可复用,以及根据方案不同和饲养规模不同,分摊到产值上的成本占比。规避病疫风险对等的收益价值。不同类型的养殖户势必寻找性价比最高的方案。


前面四条都是从监测产品的性能上考量,最后一条则是从投入成本上考量。在两个方向上寻找深化发展与平衡,将共同推动该领域的持续创新。


此外,把家畜饲养看作一个系统工程,疾病病灶监测只是其中的一个环节,往往还需要从饲养环境、饲料优化、设施管理、疾病预防管控等多方面配合管理才能有最佳状态。例如前面提到的更受资本关注的荷兰创新企业Connecterra,以及京东数科的智能养猪解决方案等。尤其对于规模化专业化程度更高的养殖户来说,他们往往需要一个更为全面的解决方案,而不是单点上的产品。

注:文中如果涉及35斗记者采访的数据,均由受访者提供并确认。

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