Computer vision trong vườn thú có thể cải thiện việc chăm sóc động vật như thế nào

Các sở thú, khu bảo tồn và khu dự trữ đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ bảo tồn động vật hoang dã và giúp duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái. Tuy nhiên, vì các không gian này tập trung rất nhiều loài với nhu cầu riêng biệt, việc quản lý các hoạt động hàng ngày có thể gặp nhiều thách thức. Đó là lý do tại sao những người chăm sóc động vật đang chuyển sang áp dụng các phương pháp mới, hiện đại để cải thiện cách thức quan sát, điều trị và hỗ trợ động vật.

Cụ thể, 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 sẽ đạt 8,23 tỷ USD vào năm 2034.

Một nhánh của AI đã và đang tạo ra tác động 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 như cách con người làm. Đối với việc chăm sóc động vật, Vision AI có thể được sử dụng để phát hiện từng cá thể động vật, theo dõi chuyển động và thậm chí phát hiện các dấu hiệu bệnh tật mà mắt thường có thể bỏ qua.

Hình 1. Sử dụng YOLO11 để phát hiện voi.

Trong bài viết này, chúng tôi khám phá cách thị giác máy tính đang được sử dụng trong sở thú và chăm sóc thú y để theo dõi sức khỏe, theo dõi hành vi và hỗ trợ phúc lợi động vật. Hãy cùng bắt đầu!

Link to this sectionVai trò của thị giác máy tính trong sở thú và chăm sóc thú y#

Hãy tưởng tượng một người chăm sóc thú đang quan sát một con vật bị ốm, theo dõi cẩn thận hành vi của nó suốt cả ngày để phát hiện bất kỳ thay đổi nào. 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 dấu hiệu bất thường. Thị giác máy tính biến điều này thành hiện thực.

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

Hình 2. 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 với các tác vụ phức tạp, chẳng hạn như chẩn đoán các tình trạng về mắt trên các loài có cấu trúc giải phẫu rất khác nhau. Ví dụ, các 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 việc chẩn đoán.

Khi nhu cầu về chăm sóc động vật hiệu quả tăng lên, các sở thú và phòng khám đang áp dụng các giải pháp thị giác máy tính để quản lý hoạt động hàng ngày hiệu quả hơn. Từ phát hiện bệnh sớm đến tự động hóa các kiểm tra định kỳ, các model như YOLO11 giúp người chăm sóc cung cấp dịch vụ nhất quán và linh hoạt hơn, đặc biệt là khi nguồn lực còn hạn chế.

Link to this sectionCác ứng dụng của thị giác máy tính trong sở thú#

Giờ đây, khi đã thấy cách thị giác máy tính hỗ trợ chăm sóc động vật trong sở thú và phòng khám, hãy cùng xem xét kỹ hơn một số nghiên cứu điển hình toàn cầu cho thấy cách nó đang được sử dụng trong các nỗ lực bảo tồn động vật hoang dã và giám sát sức khỏe động vật trong thực tế.

Link to this sectionNhận diện khuôn mặt động vật: Giám sát AI đối với gấu trúc đang bị đe dọa#

Gấu trúc khổng lồ, loài từng bị đe dọa và hiện được coi là dễ bị tổn thương, vẫn là trọng tâm chính của các nỗ lực bảo tồn. Nhưng việc theo dõi từng cá thể gấu trúc, sức khỏe, hành vi và sự sinh sản của chúng có thể rất khó khăn vì chúng có những đặc điểm khuôn mặt giống nhau. Ngay cả các chuyên gia được đào tạo cũng có thể gặp khó khăn để phân biệt con gấu trúc này với con khác.

Các phương pháp truyền thống như kiểm tra dấu chân hoặc thực hiện xét nghiệm DNA đã được sử dụng, nhưng các phương pháp này thường 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 Nhân giống Gấu trúc Khổng lồ Thành Đô ở Trung Quốc đã tạo ra một hệ thống nhận diện khuôn mặt sử dụng thị giác máy tính. Hệ thống sử dụng Vision AI để xác định từng cá thể gấu trúc bằng cách phân tích các đặc điểm tinh tế, độc đáo trên khuôn mặt của chúng.

Công nghệ nhận diện khuôn mặt này cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi liên tục gấu trúc, quan sát chuyển động, thói quen ăn uống và sức khỏe của chúng mà không gây ra bất kỳ tác hại hoặc xáo trộn nào. Nó cung cấp một cách dễ dàng để thu thập thông tin chính xác, theo thời gian thực về gấu trúc, làm cho quy trình giám sát trở nên hiệu quả và đáng tin cậy hơn nhiều.

Hình 3. Ví dụ về dữ liệu được chú thích dùng để huấn luyện các model phát hiện và nhận diện gấu trúc.

Link to this sectionAI trong giám sát 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 sống còn của chúng. Trong 18 năm qua, khoảng ba thế hệ, quần thể toàn cầu của chúng đã giảm hơn 50%, chủ yếu do mất môi trường sống và bị bắt giữ trái phép. Chúng sống ở các vùng của Myanmar, Nepal, Ấn Độ và Trung Quốc, đặc biệt là ở dãy Himalaya và phía tây Tứ Xuyên, nơi còn khoảng 6.000 đến 7.000 cá thể gấu trúc đỏ.

Ngay cả trong các 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, như di chuyển ít hơn, tương tác ít hơn hoặc ngủ không ngon. Tuy nhiên, những dấu hiệu này có thể rất tinh tế đến mức dễ bị bỏ qua.

Để giúp bảo vệ những loài động vật có nguy cơ tuyệt chủng này, các nhà nghiên cứu đang phát triển những cách mới để chăm sóc chúng. 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 giám sát hành vi của gấu trúc đỏ.

Model này có thể giúp người chăm sóc phát hiện sớm các dấu hiệu căng thẳng hoặc bệnh tật, chẳng hạn như sự tĩnh lặng bất thường hoặc giảm mức độ hoạt động, mà không làm phiền động vật. Đây là một phương pháp không xâm lấn cho phép giám sát suốt ngày đêm trong khi vẫn giữ cho gấu trúc đỏ thoải mái và không bị căng thẳng.

Hình 4. Giám sát hành vi gấu trúc đỏ bằng thị giác máy tính.

Link to this sectionTheo dõi động vật bằng thị giác máy tính: Giám sát cá heo#

Việc quan sát cách động vật cư xử dưới nước, như cá heo mũi chai, có thể khá khó khăn. Chúng bơi nhanh, lặn sâu và thường di chuyển theo nhóm, khiến những người chăm sóc khó theo dõi các thói quen của chúng hoặc nhận ra những thay đổi nhỏ. Nhưng việc hiểu cách chúng nghỉ ngơi, tương tác và sử dụng không gian là chìa khóa để giữ cho chúng khỏe mạnh. Điều này đặc biệt quan trọng trong các sở thú và thủy cung, nơi môi trường sống của chúng cần được quản lý cẩn thận.

Tại Sở thú Brookfield 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 vực nuôi nhốt. Họ đã lắp đặt các camera độ phân giải cao xung quanh khu vực để ghi lại cảnh cá heo di chuyển suốt cả ngày. Những bản ghi này sau đó được phân tích để hiểu các mô hình hành vi như bơi lội, 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 nhận diện từng cá thể cá heo và giám sát các hoạt động của chúng, ngay cả khi chúng bơi gần nhau hoặc lặn dưới nước. Bằng cách theo dõi các mô hình này, người chăm sóc có thể hiểu được cách cá heo sử dụng không gian, tương tác với nhau và phản ứng với các thay đổi của môi trường.

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

Link to this sectionƯu và nhược điểm của thị giác máy tính trong sở thú#

Ngày nay, thị giác máy tính đang được sử dụng trong nhiều môi trường chăm sóc động vật, từ sở thú đến phòng khám thú y, để cải thiện việc giám sát, hỗ trợ chẩn đoán và tăng cường phúc lợi chung. Dưới đây là một số cách chính mà nó giúp cải thiện các thực hành chăm sóc động vật:

• Phân tích việc sử dụng không gian: Heatmaps và theo dõi hành vi cho thấy những khu vực nào trong chuồng mà động vật ưa thích hoặc tránh né, giúp nhân viên sở thú cải thiện thiết kế môi trường sống và lập kế hoạch làm giàu không gian sống.
• Giảm tải công việc: Tự động hóa các tác vụ giám sát định kỳ giúp đội ngũ chăm sóc động vật có thêm thời gian để tập trung vào việc làm giàu môi trường sống trực tiếp, huấn luyện và chăm sóc y tế.
• Cộng tác và chẩn đoán từ xa: Dữ liệu video và hành vi thời gian thực có thể được chia sẻ với các bác sĩ thú y, nhà hành vi học hoặc nhà nghiên cứu ở bên ngoài, cho phép chăm sóc cộng tác và chẩn đoán nhanh hơn.
• Giám sát ban đêm nâng cao: Các hệ thống thị giác hồng ngoại và ánh sáng yếu cho phép nhân viên giám sát động vật sau giờ làm việc hoặc trong thời gian hoạt động ban đêm - điều khó thực hiện thủ công mà không làm phiền động vật.

Mặc dù thị giác máy tính mang lại nhiều lợi ích đối với việc chăm sóc động vật, nhưng cũng có một số thách thức cần xem xét. Dưới đây là một vài hạn chế và yếu tố chính cần ghi nhớ khi áp dụng công nghệ này:

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

Link to this sectionCác điểm chính cần lưu ý#

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

Trong tương lai, chúng ta có khả năng sẽ thấy nhiều ứng dụng tiên tiến hơn của AI trong giám sát sức khỏe động vật. Ví dụ, nhận diện cảm xúc có thể giúp theo dõi mức độ căng thẳng hoặc thoải mái trong thời gian thực, trong khi ước tính tư thế (pose estimation) có thể phát hiện sớm các dấu hiệu chấn thương trước khi chúng trở nên rõ ràng. Khi được tích hợp với các chuồng thông minh và cảm biến đeo, thị giác máy tính có thể trở thành một phần của hệ thống kết nối mang lại cho người chăm sóc cái nhìn sâu sắc hơn về phúc lợi của từng con vật.

Tham gia cộng đồng đang phát triển của chúng tôi! Khám phá kho lưu trữ GitHub của chúng tôi để tìm hiểu sâu hơn về AI. Bạn đã sẵn sàng bắt đầu các dự án thị giác máy tính của riêng mình chưa? Hãy xem các tùy chọn cấp phép của chúng tôi. Khám phá thêm về AI trong chăm sóc sức khỏe và thị giác máy tính trong nông nghiệp trên các trang giải pháp của chúng tôi!