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

Sở thú, khu bảo tồn và khu dự trữ thiên nhiên đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ bảo tồn động vật hoang dã và duy trì cân bằng hệ sinh thái. Tuy nhiên, những nơi này là mái nhà của nhiều loài với nhu cầu riêng, khiến việc quản lý hoạt động hằng ngày trở nên khó khăn. Vì vậy, người chăm sóc động vật đang chuyển sang các phương pháp mới để cải thiện cách quan sát, điều trị và hỗ trợ động vật.

Đặc biệt, trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành công cụ đáng tin cậy trong 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 AI đã tạo ra tác động rõ rệt là thị giác máy tính. Các model thị giác máy tính như Ultralytics YOLO11 giúp máy móc nhìn và diễn giải hình ảnh tương tự con người. Trong lĩnh vực 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 tìm hiểu cách thị giác máy tính được ứng dụng tại sở thú và trong chăm sóc thú y để theo dõi sức khỏe, hành vi và hỗ trợ phúc lợi động vật.

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

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

Camera 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 tác vụ thường nhật như giám sát hành vi.

Hình 2. Có thể sử dụng Ultralytics YOLO11 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 nhiệm vụ phức tạp, chẳng hạn như chẩn đoán các bệnh về mắt ở nhiều loài có cấu tạo 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 tăng nhãn áp, cải thiện cả tốc độ lẫn tính nhất quán của quá trình chẩn đoán.

Khi nhu cầu chăm sóc động vật hiệu quả tăng lên, các sở thú và phòng khám đang áp dụng 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 người chăm sóc cung cấp dịch vụ chăm sóc nhất quán và kịp thời hơn, đặc biệt khi nguồn lực hạn chế.

Ứng dụng thị giác máy tính trong sở thú#

Giờ đây, khi đã thấy cách thị giác máy tính hỗ trợ chăm sóc động vật tại sở thú và phòng khám, hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn một số nghiên cứu tình huống trên toàn cầu cho thấy công nghệ này được ứng dụng ra sao trong các hoạt động thực tế về bảo tồn động vật hoang dã và theo dõi sức khỏe động vật.

Nhận diện khuôn mặt động vật: AI giám sát gấu trúc lớn có nguy cơ tuyệt chủng#

Gấu trúc lớn từng có nguy cơ tuyệt chủng và hiện được xếp vào nhóm dễ bị tổn thương, vẫn là trọng tâm của nhiều nỗ lực bảo tồn. Tuy nhiên, việc theo dõi từng cá thể, sức khỏe, hành vi và khả năng sinh sản của chúng có thể khó khăn vì chúng có đặc điểm khuôn mặt tương tự nhau. Ngay cả các chuyên gia giàu kinh nghiệm 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 lớn Thành Đô ở Trung Quốc đã tạo ra một hệ thống nhận diện khuôn mặt sử dụng thị giác máy tính. Hệ thống dùng Vision AI để nhận dạng từng cá thể gấu trúc bằng cách phân tích những đặc điểm tinh tế, 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 làm phiền. Công nghệ cung cấp một phương thức đơn giản để thu thập thông tin chính xác theo thời gian thực về gấu trúc, giúp quá trình giám sát hiệu quả và đáng tin cậy hơn nhiều.

Hình 3. Ví dụ về dữ liệu được gán nhãn dùng để huấn luyện model phát hiện và nhận dạng gấu trúc.

AI trong giám sát sức khỏe động vật giúp gấu trúc đỏ không bị căng thẳng#

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

Ngay cả trong 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 ít di chuyển hoặc tương tác hơn, hay ngủ không ngon. Tuy nhiên, những dấu hiệu này có thể rất khó nhận ra.

Để góp phần bảo vệ những loài động vật có nguy cơ tuyệt chủng này, các nhà nghiên cứu đang phát triển những phương pháp chăm sóc mới. Chẳng hạn, dữ liệu thu thập từ camera kích hoạt bằng chuyển động tại Công viên Động vật hoang dã Bifengxia ở Trung Quốc đã được dùng 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 người chăm sóc phát hiện sớm các dấu hiệu cảnh báo căng thẳng hoặc bệnh tật, chẳng hạn như bất động bất thường hoặc giảm hoạt động, mà không làm phiền động vật. Đây là phương pháp không xâm lấn, cho phép giám sát suốt ngày đêm đồng thời giúp gấu trúc đỏ luôn thoải mái và không bị căng thẳng.

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

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

Việc quan sát hành vi của động vật dưới nước, chẳng hạn như cá heo mũi chai, có thể khá khó khăn. Chúng bơi nhanh, lặn sâu và thường di chuyển theo nhóm, khiến người chăm sóc khó theo dõi thói quen hoặc nhận biết những thay đổi nhỏ. Tuy nhiên, hiểu được cách chúng nghỉ ngơi, tương tác và sử dụng không gian là yếu tố then chốt để giữ cho chúng khỏe mạnh. Điều này đặc biệt quan trọng tại 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 nuôi. Họ lắp đặt camera độ phân giải cao xung quanh khu vực để ghi lại hoạt động của cá heo suốt cả ngày. Sau đó, các bản ghi này được phân tích để tìm hiểu các kiểu hành vi như bơi lội, nghỉ ngơi, tương tác hoặc khám phá.

Cụ thể, kỹ thuật theo dõi đối tượng được sử dụng để theo dõi chuyển động của từng cá heo theo thời gian. Kỹ thuật thị giác máy tính này cho phép hệ thống nhận dạng từng cá thể và giám sát hoạt động của chúng, ngay cả khi chúng bơi gần nhau hoặc lặn dưới nước. Bằng cách theo dõi các kiểu hoạt động này, người 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 Sở thú Brookfield.

Ưu 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 hoạt động giám sát, hỗ trợ chẩn đoán và nâng cao phúc lợi tổng thể. Sau đây là một số cách chính mà công nghệ này góp phần cải thiện hoạt động chăm sóc động vật:

• Phân tích mức độ sử dụng khu nuôi: Bản đồ nhiệt và tính năng theo dõi hành vi cho thấy động vật thích hoặc tránh khu vực nào trong nơi nuôi nhốt, giúp nhân viên sở thú cải thiện thiết kế môi trường sống và kế hoạch làm phong phú môi trường.
• Giảm khối lượng công việc: Tự động hóa các nhiệm vụ giám sát thường nhật giúp đội ngũ chăm sóc động vật có thêm thời gian tập trung vào các hoạt động làm phong phú 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 địa điểm khác, hỗ trợ chăm sóc phối hợp và chẩn đoán nhanh hơn.
• Tăng cường giám sát ban đêm: Hệ thống hồng ngoại và thị giác trong điều kiện thiếu sáng cho phép nhân viên theo dõi động vật ngoài giờ hoặc trong thời gian chúng hoạt động về đêm - việc rất khó thực hiện thủ công mà không làm phiền động vật.

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. Sau đây là một vài 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 hành vi tinh tế, hiếm gặp hoặc chưa được nghiên cứu đầy đủ, khiến việc gán nhãn và phát hiện chính xác trở nên khó khăn nếu không có dữ liệu huấn luyện chất lượng cao và quy mô lớn.
• Chi phí thiết lập ban đầu cao: Chi phí camera độ phân giải cao, thiết bị bền và chống chịu thời tiết, 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 quy mô nhỏ.
• Phạm vi bao phủ hạn chế và điểm mù: Động vật thường đi vào hang, ẩn sau cây cối hoặc tảng đá, hay sử dụng không gian theo chiều dọc - những khu vực mà camera cố định có thể không ghi lại được nếu không lắp đặt hệ thống nhiều góc quay tốn kém và phức tạp.
• Thông tin chi tiết theo thời gian thực còn hạn chế đối với hành vi phức tạp: Những 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 được model AI diễn giải chính xác.

Điểm chính cần ghi nhớ#

Thị giác máy tính đang từng bước thay đổi cách chăm sóc động vật tại sở thú, phòng khám thú y và khu dự trữ thiên nhiên. Khả năng theo dõi chuyển động, phát hiện sớm dấu hiệu bệnh tật và theo dõi từng cá thể khiến công nghệ này trở thành một công cụ đáng tin cậy. Dù những hệ thống này không thể thay thế người chăm sóc, chúng có thể giúp người chăm sóc làm việc hiệu quả hơn.

Trong tương lai, chúng ta có thể chứng kiến thêm nhiều ứng dụng AI tiên tiến trong giám sát sức khỏe động vật. Chẳng hạn, phát hiện cảm xúc có thể giúp theo dõi mức độ căng thẳng hoặc thoải mái theo thời gian thực, còn ước lượng tư thế có thể phát hiện sớm dấu hiệu chấn thương trước khi chúng trở nên rõ ràng. Khi được tích hợp với khu nuôi thông minh và cảm biến đeo, thị giác máy tính có thể trở thành một phần của hệ thống kết nối, giúp người chăm sóc hiểu sâu hơn về tình trạng sức khỏe của từng con vật.

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. 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!