Cách thị giác máy tính trong sở thú có thể cải thiện việc chăm sóc động vật

Các sở thú, khu bảo tồn và khu dự trữ đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ bảo tồn động vật hoang dã và giúp duy trì sự cân bằng của các hệ sinh thái. Tuy nhiên, khi những không gian này là nơi sinh sống của nhiều loài với các nhu cầu riêng biệt, việc quản lý hoạt động hằng ngày có thể rất khó khăn. Vì vậy, những người chăm sóc động vật đang chuyển sang các phương pháp mới, tiên tiến để cải thiện cách động vật được quan sát, điều trị và chăm sóc.

Đặc biệt, trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành một công cụ đáng tin cậy trong việc chăm sóc động vật và quản lý sở thú. Theo đó, thị trường toàn cầu về AI trong sức khỏe động vật đang tăng trưởng nhanh chóng và dự kiến đạt 8,23 tỷ USD vào năm 2034.

Một nhánh của AI đã tạo ra tác động rõ rệt là thị giác máy tính. Các model thị giác máy tính như Ultralytics YOLO11 cho phép máy móc nhìn và diễn giải hình ảnh tương tự con người. Trong chăm sóc động vật, Vision AI có thể được sử dụng để phát hiện từng cá thể, theo dõi chuyển động và thậm chí nhận biết các dấu hiệu bệnh có thể bị bỏ sót.

Hình 1. Sử dụng Ultralytics YOLO11 để phát hiện voi.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách thị giác máy tính được sử dụng trong các sở thú và hoạt động chăm sóc thú y để theo dõi sức khỏe, quan sát hành vi và hỗ trợ phúc lợi động vật. Hãy bắt đầu!

Vai trò của thị giác máy tính trong các sở thú và hoạt động chăm sóc thú y#

Hãy hình dung một nhân viên sở thú trông nom một con vật bị bệnh, cẩn thận quan sát hành vi của nó suốt cả ngày để phát hiện mọi thay đổi. Bây giờ, hãy tưởng tượng một hệ thống camera thực hiện công việc đó liên tục - theo dõi con vật suốt ngày đêm và thông báo cho nhân viên ngay khi có điều gì đó bất thường. Thị giác máy tính giúp điều này trở nên khả thi.

Camera được tích hợp thị giác máy tính có thể giúp theo dõi động vật theo thời gian thực, giúp phát hiện sớm các dấu hiệu căng thẳng, chấn thương hoặc bệnh tật dễ dàng hơn. Các model như Ultralytics YOLO11, hỗ trợ nhiều tác vụ thị giác máy tính, có thể phát hiện động vật, theo dõi chuyển động và hỗ trợ các công việc thường nhật như giám sát hành vi.

Hình 2. Ultralytics YOLO11 có thể được sử dụng để phát hiện và theo dõi động vật tại sở thú.

Tương tự, trong chăm sóc thú y, thị giác máy tính có thể hỗ trợ bác sĩ thú y thực hiện các tác vụ phức tạp, chẳng hạn như chẩn đoán các bệnh về mắt trên nhiều loài có đặc điểm giải phẫu rất khác nhau. Ví dụ, những công cụ này có thể phát hiện chính xác các vấn đề như đục thủy tinh thể hoặc bệnh tăng nhãn áp, cải thiện cả tốc độ và tính nhất quán của quá trình chẩn đoán.

Khi nhu cầu chăm sóc động vật hiệu quả ngày càng tăng, các sở thú và phòng khám đang áp dụng các giải pháp thị giác máy tính để quản lý hoạt động hằng ngày hiệu quả hơn. Từ phát hiện bệnh sớm đến tự động hóa các bước kiểm tra thường nhật, những model như Ultralytics YOLO11 giúp nhân viên chăm sóc cung cấp dịch vụ chăm sóc nhất quán và kịp thời hơn, đặc biệt khi nguồn lực còn hạn chế.

Các ứng dụng của thị giác máy tính trong sở thú#

Sau khi tìm hiểu cách thị giác máy tính hỗ trợ chăm sóc động vật tại các sở thú và phòng khám, hãy cùng xem xét kỹ hơn một số nghiên cứu điển hình trên toàn cầu, cho thấy công nghệ này đang được sử dụng như thế nào trong các nỗ lực bảo tồn động vật hoang dã và theo dõi sức khỏe động vật ngoài thực tế.

Nhận diện khuôn mặt động vật: AI theo dõi gấu trúc có nguy cơ tuyệt chủng#

Gấu trúc khổng lồ, từng nằm trong diện nguy cấp và hiện được xếp vào nhóm sắp nguy cấp, vẫn là trọng tâm của nhiều nỗ lực bảo tồn. Tuy nhiên, việc theo dõi từng cá thể gấu trúc, sức khỏe, hành vi và khả năng sinh sản của chúng có thể khó khăn vì chúng có các đặc điểm khuôn mặt tương tự nhau. Ngay cả các chuyên gia được đào tạo cũng có thể gặp khó khăn khi phân biệt cá thể này với cá thể khác.

Các phương pháp truyền thống như kiểm tra dấu chân hoặc xét nghiệm DNA đã được sử dụng, nhưng nhìn chung chúng tốn kém, xâm lấn và không phải lúc nào cũng đáng tin cậy.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Cơ sở Nghiên cứu và Nhân giống Gấu trúc khổng lồ Thành Đô ở Trung Quốc đã xây dựng một hệ thống nhận diện khuôn mặt bằng thị giác máy tính. Hệ thống sử dụng Vision AI để xác định từng cá thể gấu trúc bằng cách phân tích những đặc điểm tinh tế và độc nhất trên khuôn mặt của chúng.

Công nghệ nhận diện khuôn mặt này cho phép các nhà nghiên cứu liên tục theo dõi gấu trúc, quan sát chuyển động, thói quen ăn uống và sức khỏe của chúng mà không gây tổn hại hay xáo trộn. Công nghệ cung cấp một cách thuận tiện để thu thập thông tin chính xác theo thời gian thực về gấu trúc, giúp quy trình theo dõi hiệu quả và đáng tin cậy hơn nhiều.

Hình 3. Ví dụ về dữ liệu đã gán nhãn được sử dụng để huấn luyện các model phát hiện và nhận diện gấu trúc.

AI trong theo dõi sức khỏe động vật giúp gấu trúc đỏ không bị căng thẳng#

Gấu trúc đỏ là loài động vật nhút nhát và sống đơn độc, đang phải đối mặt với những mối đe dọa nghiêm trọng đối với sự tồn tại. Trong 18 năm qua, tương đương khoảng ba thế hệ, quần thể toàn cầu của chúng đã giảm hơn 50%, chủ yếu do mất môi trường sống và bị bắt trái phép. Chúng sinh sống ở một số khu vực của Myanmar, Nepal, Ấn Độ và Trung Quốc, đặc biệt là dãy Himalaya và miền tây Tứ Xuyên, nơi còn khoảng 6.000 đến 7.000 cá thể gấu trúc đỏ.

Ngay cả trong những môi trường được bảo vệ như sở thú, chúng vẫn có thể gặp rủi ro. Các vấn đề sức khỏe ở gấu trúc đỏ thường biểu hiện qua những thay đổi nhỏ trong hành vi, chẳng hạn như di chuyển ít hơn, tương tác ít hơn hoặc ngủ không ngon. Tuy nhiên, những dấu hiệu này có thể tinh vi đến mức dễ bị bỏ sót.

Để giúp bảo vệ những loài động vật đang bị đe dọa này, các nhà nghiên cứu đang phát triển những phương pháp chăm sóc mới. Ví dụ, dữ liệu thu thập từ các camera kích hoạt bằng chuyển động tại Bifengxia Wildlife World ở Trung Quốc đã được sử dụng để huấn luyện một model thị giác máy tính dựa trên YOLOv8, được thiết kế để theo dõi hành vi của gấu trúc đỏ.

Model này có thể giúp nhân viên chăm sóc phát hiện các dấu hiệu cảnh báo sớm của căng thẳng hoặc bệnh tật, chẳng hạn như đứng yên bất thường hoặc giảm hoạt động, mà không làm phiền động vật. Đây là một phương pháp không xâm lấn, cho phép theo dõi suốt ngày đêm đồng thời giữ cho gấu trúc đỏ thoải mái và không bị căng thẳng.

Hình 4. Theo dõi hành vi của gấu trúc đỏ bằng thị giác máy tính.

Theo dõi động vật bằng thị giác máy tính: Theo dõi cá heo#

Việc quan sát hành vi của các loài động vật dưới nước, chẳng hạn như cá heo mũi chai, có thể rất khó khăn. Chúng bơi nhanh, lặn sâu và thường di chuyển theo đàn, khiến nhân viên chăm sóc khó theo dõi thói quen hoặc nhận biết những thay đổi nhỏ. Tuy nhiên, hiểu cách chúng nghỉ ngơi, tương tác và sử dụng không gian là yếu tố then chốt để duy trì sức khỏe. Điều này đặc biệt quan trọng tại các sở thú và thủy cung, nơi môi trường sống của chúng cần được quản lý cẩn thận.

Tại Brookfield Zoo ở Mỹ, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một hệ thống sử dụng thị giác máy tính để theo dõi chuyển động của cá heo trong toàn bộ khu nuôi. Họ đã lắp đặt các camera độ phân giải cao xung quanh khu nuôi để ghi lại chuyển động của cá heo suốt cả ngày. Sau đó, các bản ghi này được phân tích để tìm hiểu các mẫu hành vi như bơi, nghỉ ngơi, tương tác hoặc khám phá.

Cụ thể, theo dõi đối tượng được sử dụng để theo dõi chuyển động của từng con cá heo theo thời gian. Kỹ thuật thị giác máy tính này cho phép hệ thống xác định từng cá thể cá heo và giám sát hoạt động của chúng, ngay cả khi chúng bơi sát nhau hoặc lặn dưới nước. Bằng cách theo dõi những mẫu này, nhân viên chăm sóc có thể hiểu rõ hơn cách cá heo sử dụng không gian, tương tác với nhau và phản ứng trước những thay đổi của môi trường.

Hình 5. Camera kép theo dõi chuyển động của cá heo tại Brookfield Zoo.

Ưu điểm và nhược điểm của thị giác máy tính trong sở thú#

Ngày nay, thị giác máy tính được sử dụng trong nhiều môi trường chăm sóc động vật, từ sở thú đến phòng khám thú y, nhằm cải thiện việc theo dõi, hỗ trợ chẩn đoán và nâng cao phúc lợi tổng thể. Dưới đây là một số cách chính mà công nghệ này đang giúp cải thiện hoạt động chăm sóc động vật:

• Phân tích việc sử dụng khu nuôi: Bản đồ nhiệt và việc theo dõi hành vi cho thấy những khu vực nào trong khu nuôi được động vật ưa thích hoặc tránh, giúp nhân viên sở thú cải thiện thiết kế môi trường sống và lập kế hoạch làm giàu môi trường.
• Giảm tải nhân lực: Tự động hóa các tác vụ theo dõi thường nhật giúp đội ngũ chăm sóc động vật có thêm thời gian tập trung vào các hoạt động làm giàu môi trường, huấn luyện và chăm sóc y tế trực tiếp.
• Cộng tác và chẩn đoán từ xa: Video và dữ liệu hành vi theo thời gian thực có thể được chia sẻ với bác sĩ thú y, chuyên gia hành vi hoặc nhà nghiên cứu ở ngoài cơ sở, tạo điều kiện chăm sóc cộng tác và chẩn đoán nhanh hơn.
• Tăng cường theo dõi ban đêm: Hệ thống quan sát hồng ngoại và trong điều kiện ánh sáng yếu cho phép nhân viên theo dõi động vật sau giờ hoạt động hoặc trong thời gian chúng hoạt động về đêm - điều khó thực hiện thủ công mà không làm phiền động vật.

Mặc dù thị giác máy tính mang lại nhiều lợi ích cho việc chăm sóc động vật, vẫn có một số thách thức cần cân nhắc. Dưới đây là một số hạn chế và yếu tố chính cần lưu ý khi áp dụng công nghệ này:

• Độ phức tạp của hành vi theo từng loài: Một số loài có những hành vi tinh tế, hiếm gặp hoặc chưa được nghiên cứu đầy đủ, khó gán nhãn và phát hiện chính xác nếu không có dữ liệu huấn luyện chất lượng cao với quy mô lớn.
• Chi phí thiết lập ban đầu cao: Chi phí cho camera độ phân giải cao, thiết bị bền chắc chịu được thời tiết, server và thiết bị edge có thể là một khoản đầu tư đáng kể, đặc biệt đối với các sở thú hoặc cơ sở bảo tồn quy mô nhỏ.
• Phạm vi bao phủ hạn chế và điểm mù: Động vật thường di chuyển vào hang, ẩn sau cây hoặc đá, hoặc sử dụng không gian theo chiều dọc - những khu vực mà camera cố định có thể không ghi lại được nếu không triển khai hệ thống nhiều góc tốn kém và phức tạp.
• Thông tin theo thời gian thực hạn chế đối với các hành vi phức tạp: Mặc dù những hành vi đơn giản như ngủ hoặc di chuyển dễ phát hiện hơn, các tương tác xã hội tinh tế hoặc trạng thái cảm xúc khó được các model AI diễn giải chính xác hơn.

Những điểm chính#

Thị giác máy tính đang từng bước thay đổi cách động vật được chăm sóc trong các sở thú, phòng khám thú y và khu bảo tồn. Khả năng theo dõi chuyển động, phát hiện sớm dấu hiệu bệnh và theo dõi từng cá thể khiến công nghệ này trở thành một công cụ đáng tin cậy. Mặc dù các hệ thống này không thể thay thế người chăm sóc, chúng có thể giúp người chăm sóc thực hiện công việc hiệu quả hơn.

Trong tương lai, nhiều ứng dụng AI tiên tiến hơn trong theo dõi sức khỏe động vật có thể sẽ xuất hiện. Chẳng hạn, phát hiện cảm xúc có thể giúp theo dõi mức độ căng thẳng hoặc thoải mái theo thời gian thực, trong khi ước tính tư thế có thể phát hiện sớm dấu hiệu chấn thương trước khi chúng trở nên rõ ràng. Khi được tích hợp với các khu nuôi thông minh và cảm biến đeo, thị giác máy tính có thể trở thành một phần của hệ thống kết nối, cung cấp cho nhân viên chăm sóc những hiểu biết sâu sắc hơn về phúc lợi của từng cá thể.

Hãy tham gia cộng đồng đang phát triển của chúng tôi! Khám phá repository GitHub để tìm hiểu sâu hơn về AI. Sẵn sàng bắt đầu các dự án thị giác máy tính của riêng bạn? Hãy xem các tùy chọn cấp phép của chúng tôi. Tìm hiểu thêm về AI trong chăm sóc sức khỏe và thị giác máy tính trong nông nghiệp trên các trang giải pháp của chúng tôi!