Les agriculteurs veulent « parler » à leurs vaches, c’est pourquoi l’IA les aide à interpréter les « meuglements » et les rots

Les vaches, souvent considérées comme de simples animaux de ferme, nous fournissent des informations précieuses à chaque fois qu’elles meuglent, rotent et mâchent. Les agriculteurs adoreraient déchiffrer ces sons et pouvoir « parler » à leurs vaches, c’est pourquoi les scientifiques utilisent des algorithmes d’IA pour les aider.

Ce comportement apparemment banal est un trésor d’informations sur leur santé et leur bien-être, et les chercheurs du Collège d’agriculture et des sciences de la vie de Virginia Tech ont pour mission de le décoder.

Importance des vocalisations des vaches

Le Dr James Chen, chercheur en sciences des données animales et professeur adjoint à l’École des sciences animales, s’est lancé dans un projet innovant grâce à une subvention de 650 000 $ de l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture du ministère américain de l’Agriculture.

Son objectif? Développer un outil d’IA acoustique et basé sur des données révolutionnaire qui promet de révolutionner la façon dont nous comprenons et améliorons le bien-être animal dans l’élevage de précision tout en répondant aux préoccupations environnementales telles que les émissions de méthane.

«La vocalisation est un moyen important pour les vaches d’exprimer leurs émotions», explique le Dr Chen. « Il est temps que nous écoutions vraiment et comprenions ce qu’ils nous disent. »

Cette approche offre une méthode de surveillance plus continue et individualisée que les techniques d’observation traditionnelles, comme la vidéosurveillance.

« L’évaluation du bien-être animal est devenue un débat central dans la société et constitue une question controversée simplement parce que le manque d’outils objectifs conduit à des interprétations biaisées », a déclaré le Dr Chen.

En se concentrant sur les données sonores, des changements subtils dans la santé et les émotions des vaches, même ceux aussi mineurs que des altérations respiratoires, peuvent être détectés.

« En faisant correspondre les données audio avec des signaux biologiques et visuels, nous pouvons être plus objectifs dans notre approche de l’analyse de leur comportement », a expliqué le Dr Chen.

Un système d’IA capable de « parler » aux vaches

Le Dr Chen, aux côtés de son co-chercheur, le scientifique laitier de Virginia Cooperative Extension et professeur agrégé Gonzalo Ferreira, se prépare à collecter et à analyser une multitude de données audio provenant de vaches, de veaux et de bovins de boucherie.

Utilisant des techniques avancées d’apprentissage automatique, ils visent à cataloguer des milliers de points de données acoustiques pour interpréter les vocalisations des vaches, notamment les meuglements, la mastication et les rots, à la recherche de signes de stress ou de maladie.

Ferreira fait un parallèle avec la compréhension des pleurs d’un bébé, déclarant : « En tant que père, je peux souvent dire si mon enfant pleure de faim ou s’il cherche simplement de l’attention. Notre question de recherche est similaire : pouvons-nous utiliser des données audio pour interpréter les besoins des animaux ? »

Leurs recherches se penchent sur le « langage » des vaches en identifiant des schémas vocaux spécifiques qui indiquent la détresse des vaches. En analysant la fréquence, l’amplitude et la durée des vocalisations des vaches et en les corrélant avec des échantillons de cortisol salivaire, les chercheurs espèrent classer le niveau de stress ressenti par les vaches et éventuellement décoder leur « langage » unique.

Décoder le langage des vaches avec l’apprentissage automatique

Le Dr Chen développe également un pipeline informatique qui intègre la gestion des données acoustiques à des modèles d’apprentissage automatique pré-entraînés.

Le résultat sera une visualisation interactive des sons d’animaux, accessible via une application Web open source.

Cet outil sera une aubaine non seulement pour les scientifiques et les producteurs mais aussi pour le grand public, offrant un moyen de transformer les vocalisations des vaches en informations facilement compréhensibles et utilisables.

Dans l’aspect pratique de leur étude, les chercheurs prévoient de placer de petits appareils d’enregistrement sur les licols ou les colliers des vaches pour capturer leurs vocalisations.

Une photo fournie par le Dr Ferreira illustre ce processus, montrant une vache laitière équipée d’un licol équipé d’un minuscule enregistreur.

Se concentrer sur les rots des vaches

Un autre aspect fascinant de leurs recherches est l’accent mis sur les rots des vaches, connus pour libérer du méthane, un puissant gaz à effet de serre.

En analysant les données audio et en les comparant avec des échantillons d’ADN, l’équipe vise à déterminer si certaines vaches rotent moins en raison de variantes génétiques.

Ils prévoient également d’examiner l’impact des modificateurs du rumen, des additifs alimentaires qui réduisent la production de méthane, comme solution potentielle pour la conservation de l’environnement.

« Mesurer les émissions de méthane du bétail nécessite un équipement très coûteux, ce qui serait prohibitif pour les agriculteurs », a déclaré Ferreira.

« Si les bruits de rots sont effectivement liés aux émissions de méthane, nous pourrions alors avoir la possibilité de sélectionner des animaux à faible émission de méthane au niveau des fermes commerciales de manière abordable. »

Création d’une base de données open source « cow talk »

Leur objectif ultime est ambitieux mais clair. Ils souhaitent créer un ensemble de données publiques pouvant éclairer les politiques et les réglementations. Cela améliorerait à son tour le bien-être animal et contribuerait à la conservation de l’environnement à plus grande échelle.

« Notre objectif final est d’utiliser ce modèle à plus grande échelle », a déclaré Chen. « Nous espérons créer un ensemble de données publiques qui pourront contribuer à éclairer les politiques et les réglementations. »

Cette recherche pionnière se situe à l’intersection du bien-être animal et de la durabilité environnementale, démontrant comment la compréhension des communications fondamentales des animaux de ferme peut conduire à des progrès significatifs dans les deux domaines.

À mesure que le projet progresse, on s’attend à ce que les connaissances acquises améliorent non seulement la vie des vaches et des autres animaux, mais offrent également des solutions pratiques aux agriculteurs et aux décideurs politiques, comblant ainsi le fossé entre le secteur agricole et les pratiques durables.

Implications et recherches futures

La collaboration entre le Dr Chen et le Dr Ferreira illustre le potentiel de la recherche interdisciplinaire, combinant l’expertise en sciences animales, l’analyse des données et les études environnementales.

Le Dr Chen résume leur mission avec enthousiasme. « N’importe qui peut directement se connecter et utiliser notre modèle pour mener sa propre expérience », a-t-il déclaré. « Cela permet aux humains de transformer les vocalisations des vaches en informations interprétables que les humains peuvent reconnaître. »

Leur travail témoigne de l’esprit d’innovation du Collège d’agriculture et des sciences de la vie de Virginia Tech et met en évidence le rôle crucial de la recherche universitaire pour relever certains des défis les plus urgents de notre époque.

En résumé, alors que nous avançons dans cette ère de progrès technologiques, des projets comme celui-ci nous rappellent l’importance d’écouter et de comprendre le monde naturel qui nous entoure.

En écoutant le « langage » des vaches, nous améliorons non seulement leur bien-être, mais nous faisons également un pas important vers un avenir plus durable et plus respectueux de l’environnement.

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