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動物園におけるコンピュータビジョンは、どのように動物のケアを改善できるか

Abirami Vina

4分で読めます

2025年4月28日

動物園におけるコンピュータビジョンが、リアルタイムのAIを活用した洞察により、獣医医療、行動追跡、野生動物管理をどのように変革しているかを学びます。

動物園、保護区、保護地域は、野生生物の保護を支援し、生態系のバランスを保つ上で重要な役割を果たしています。しかし、これらの施設は多種多様な種を抱えており、それぞれ独自のニーズがあるため、日々の運営管理は困難な場合があります。そのため、動物の世話をする人々は、動物の観察、治療、サポートの方法を改善するために、最新の最先端の手法に注目しています。

特に、人工知能(AI)は、動物のケアと動物園の管理において信頼できるツールになりつつあります。したがって、動物の健康におけるAIの世界市場は急速に成長しており、2034年までに82億3000万ドルに達すると予測されています。

すでに影響を及ぼしているAIの一分野が、コンピューター・ビジョンだ。以下のようなコンピュータ・ビジョン・モデル Ultralytics YOLO11のようなコンピュータ・ビジョン・モデルは、機械が人間と同じように画像を見て解釈することを可能にする。動物のケアに関しては、ビジョンAIは、個々の動物をdetect し、動きを監視し、さらには気づかないかもしれない病気の兆候を発見するために使用することができます。

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図1.YOLO11 使ったゾウのdetect 。

この記事では、動物園や獣医学的ケアにおいて、健康状態をモニターし、行動をtrack し、動物の幸福をサポートするために、コンピュータ・ビジョンがどのように使用されているかを探ります。さっそく始めよう!

動物園および獣医医療におけるコンピュータビジョンの役割

動物園の飼育員が病気の動物を見守り、変化を捉えるために一日中注意深く観察しているとします。次に、カメラシステムがその作業を継続的に行い、24時間体制で動物を監視し、何か異常があればすぐにスタッフに通知することを想像してみてください。コンピュータビジョンはこれを可能にします。

コンピュータビジョンと統合されたカメラは、リアルタイムで動物を監視するのに役立ち、ストレス、怪我、病気の初期兆候を簡単にdetect ことができます。Ultralytics YOLO11ようなモデルは、様々なコンピュータビジョンタスクをサポートし、動物をdetect し、その動きをtrack し、行動監視のような日常的なタスクを支援することができます。

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図2.YOLO11 動物園の動物のdetect track 使用できる。

同様に、獣医療においても、コンピューター・ビジョンは、解剖学的に大きく異なる動物種間の眼の状態を診断するような複雑な作業で獣医を支援することができる。例えば、このようなツールは白内障や緑内障のような問題を正確にdetect し、診断のスピードと一貫性の両方を向上させることができる。

効果的な動物ケアの必要性が高まるにつれ、動物園や診療所は日常業務をより効率的に管理するためにコンピュータ・ビジョン・ソリューションを採用しています。病気の早期発見から日常的なチェックの自動化まで、YOLO11 ようなモデルは、特にリソースが限られている場合に、飼育係がより一貫性のある、迅速なケアを提供するのに役立ちます。

動物園におけるコンピュータビジョンの応用

コンピュータビジョンが動物園や診療所での動物のケアをどのようにサポートしているかを見てきましたので、次はそれが現実世界の野生生物保護と動物の健康モニタリングの取り組みでどのように使用されているかを示すグローバルな事例研究をいくつか詳しく見ていきましょう。

動物の顔認識:絶滅危惧種であるパンダのAIモニタリング

ジャイアントパンダはかつて絶滅の危機に瀕し、現在は絶滅の危機に瀕していると考えられている。しかし、個々のパンダの健康状態、行動、繁殖状況をtrack することは、顔の特徴が似ているため難しい。訓練を受けた専門家でさえ、パンダを見分けるのに苦労するほどだ。 

足跡の確認やDNA検査などの従来の方法が使用されてきましたが、これらの方法は一般的に高価で、侵襲的であり、必ずしも信頼できるとは限りません。

この問題に対処するため、中国の成都ジャイアントパンダ繁殖研究基地の研究者たちは、コンピュータビジョンを使用した顔認識システムを作成しました。このシステムは、Vision AIを使用して、パンダの顔の微妙でユニークな特徴を分析することにより、個々のパンダを識別します。

この顔認識技術により、研究者はパンダを継続的にtrack し、危害や妨害を与えることなく、パンダの動き、食習慣、健康状態を観察することができる。パンダに関する正確でリアルタイムの情報を収集する簡単な方法を提供し、監視プロセスをより効果的で信頼できるものにする。

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図3 パンダの検出と識別を行うモデルをトレーニングするために使用される、アノテーションされたデータの例。

動物の健康モニタリングにおけるAIは、レッサーパンダのストレスを軽減します

レッサーパンダは、臆病で単独行動を好む動物で、生存を脅かす深刻な脅威に直面しています。過去18年間(約3世代)で、生息地の喪失や違法な捕獲が主な原因で、世界の個体数は50%以上減少しました。ミャンマー、ネパール、インド、中国の一部、特にヒマラヤ山脈や四川省西部に生息しており、そこには約6,000~7,000頭のレッサーパンダが残っています。

動物園のような保護された環境であっても、レッサーパンダは危険にさらされる可能性があります。レッサーパンダの健康問題は、動きが少なくなる、交流が減る、またはよく眠れないなど、行動のわずかな変化として現れることがよくあります。しかし、これらの兆候は非常に微妙であるため、見過ごされやすいのです。

絶滅の危機に瀕している動物たちを保護するため、研究者たちは彼らの世話をする新しい方法を開発している。例えば、中国にある碧峰峡野生動物世界では、モーション・アクティベート・カメラから収集されたデータをもとに、動物保護システムを訓練している。 YOLOv8-ベースのコンピューター・ビジョン・モデルを訓練した。

このモデルは、世話人が動物を邪魔することなく、異常な静止や活動の低下など、ストレスや病気の早期警告サインを見つけるのに役立ちます。これは、レッサーパンダを快適でストレスのない状態に保ちながら、24時間体制の監視を可能にする非侵襲的なアプローチです。

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Fig 4. コンピュータビジョンを使用したレッサーパンダの行動監視。

コンピュータビジョンによる動物追跡:イルカのモニタリング

バンドウイルカのように、水中での動物の行動を観察するのは難しい。イルカは速く泳ぎ、深く潜り、群れで行動することが多いため、飼育係が彼らの行動をtrack したり、小さな変化に気づいたりするのは難しい。しかし、イルカがどのように休息し、どのように交流し、どのように空間を利用しているのかを理解することは、イルカの健康を維持するための鍵となる。これは動物園や水族館では特に重要で、彼らの環境を注意深く管理する必要がある。

アメリカのブルックフィールド動物園では、研究者たちがコンピューター・ビジョンを使ってイルカの動きを track するシステムを設計した。高解像度のカメラを囲いの周りに設置し、一日中イルカの動きを記録している。これらの記録は、泳ぐ、休む、交流する、探索するなどの行動パターンを理解するために分析される。

具体的には、物体追跡は、各イルカの動きを経時的に追跡するために使用されます。このコンピュータビジョンの技術により、システムは個々のイルカを識別し、たとえ彼らが互いに接近して泳いだり、水中に潜ったりしても、彼らの活動を監視することができます。これらのパターンを追跡することで、飼育員はイルカがどのように空間を利用し、互いに交流し、環境の変化にどのように反応するかについての洞察を得ることができます。

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図5.ブルックフィールド動物園でイルカのtrack デュアルカメラ。

動物園におけるコンピュータビジョンの利点と欠点

今日、コンピュータビジョンは、動物園から獣医診療所まで、さまざまな動物ケアの現場で使用されており、モニタリングの改善、診断のサポート、全体的な福祉の向上に役立っています。以下に、動物ケアの実践を改善するのに役立つ主な方法をいくつか示します。

  • 囲い地の使用状況分析:ヒートマップと行動追跡により、動物が囲い地のどのエリアを好むか、または避けるかを示し、飼育係が生息地の設計とエンリッチメント計画を改善するのに役立ちます。
  • 労働負荷の軽減: 定期的な監視タスクを自動化することで、動物ケアチームは、実践的なエンリッチメント、トレーニング、および医療に集中するための時間を増やすことができます。
  • リモートコラボレーションと診断: リアルタイムのビデオと行動データをオフサイトの獣医、行動学者、または研究者と共有して、共同ケアと迅速な診断を可能にすることができます。
  • 夜間監視の強化:赤外線および低照度ビジョンシステムにより、スタッフは営業時間外または夜間の動物の活動を監視できます。これは、動物を邪魔することなく手動で行うのが難しいことです。

コンピュータビジョンは動物のケアに関して多くの利点をもたらしますが、考慮すべき課題もいくつかあります。この技術を採用する際に留意すべき主な制限事項と要因を以下に示します。

  • 種特有の行動の複雑さ: 種によっては、微妙で希少な行動や、研究が十分でない行動をとることがあり、そのような行動を正確にラベル付けし、detect ことは、広範で質の高いトレーニングデータなしでは困難である。

  • 高い初期設定コスト: 高解像度カメラ、耐久性のある耐候性機器、サーバー、およびエッジデバイスのコストは、特に小規模な動物園や保護施設にとって大きな投資となる可能性があります。

  • 限られたカバレッジと死角: 動物はしばしば巣穴に移動したり、木や岩の陰に隠れたり、垂直方向の空間を利用したりします。固定カメラでは、広範囲でコストのかかる多角度設定なしには、これらの領域を捉えられない場合があります。
  • 複雑な行動に対するリアルタイムの洞察に限界がある: 睡眠や動きのような単純な行動はdetectやすいが、微妙な社会的相互作用や感情の状態は、AIモデルが正確に解釈するのが難しい。

主なポイント

コンピュータ・ビジョンは、動物園、動物病院、保護区における動物のケア方法を着実に変えつつある。動きを監視し、病気の初期兆候をdetect し、個々の動物をtrack するその能力は、信頼できるツールとなっている。このようなシステムは人間の介護者に取って代わることはできないが、人間の介護者がより効率的に仕事をするのを助けることはできる。

今後、動物の健康モニタリングにおけるAIの利用はさらに進むだろう。例えば、感情検出はストレスや快適さのレベルをリアルタイムでtrack のに役立ち、ポーズ推定は目に見えるようになる前に傷害の初期兆候を捉えることができる。スマートエンクロージャーやウェアラブルセンサーと統合されれば、コンピュータービジョンは、それぞれの動物の健康状態について管理者に深い洞察を与えるコネクテッドシステムの一部となるだろう。 

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