Цифровой двойник фермы: ученые создают виртуальную модель для безопасного тестирования решений в животноводстве

- Cyfrowy bliźniak gospodarstwa ma umożliwić symulowanie zmian w żywieniu, rozrodzie i zarządzaniu stadem bez ryzyka w realnej oborze. - Platforma RuFaS z Uniwersytetu Wisconsin-Madison modeluje całe gospodarstwo mleczne, łącząc zwierzęta, pasze, obornik, glebę i uprawy. - Największą barierą dla cyfrowych bliźniaków mają być dane: ich jakość, standaryzacja i skala, sięgająca ok. 1200 wejść i 12 tys. wyników. Podejmowanie decyzji w stadzie często odbywa się na podstawie niepełnych informacji. Zmiana programu rozrodu, żywienia czy sposobu ograniczania stresu cieplnego może przynieść korzyści, ale jednocześnie wywołać nieprzewidziane konsekwencje w innych obszarach gospodarstwa. Rozwiązaniem może być cyfrowy bliźniak gospodarstwa, czyli wirtualna reprezentacja rzeczywistej fermy, która jest zasilana danymi pochodzącymi z gospodarstwa. Wirtualne gospodarstwo przed rzeczywistymi zmianami Jednym z rozwijanych narzędzi, opracowanym przez naukowców z Uniwersytetu Wisconsin-Madison, jest RuFaS – otwarta platforma służąca do modelowania systemów gospodarstw zajmujących się produkcją zwierzęcą. Model łączy najważniejsze elementy gospodarstwa mlecznego: zwierzęta, obornik, glebę, uprawy oraz produkcję i magazynowanie pasz. Dzięki temu możliwe jest analizowanie zależności pomiędzy poszczególnymi elementami gospodarstwa. Przykładowo zmiana żywienia może zostać przeanalizowana nie tylko pod kątem wydajności krów, ale również wpływu na zapotrzebowanie na paszę, produkcję obornika czy obieg składników odżywczych. W przyszłości system ma pozwalać na testowanie różnych scenariuszy jeszcze przed ich wprowadzeniem w gospodarstwie. Modeluje nie „średnią krowę”, ale całe stado Jedną z istotnych cech rozwijanego rozwiązania jest możliwość uwzględniania różnic między poszczególnymi zwierzętami. Zamiast opierać analizę wyłącznie na parametrach przeciętnej krowy, model może symulować zwierzęta o różnej wydajności i różnych wymaganiach. Ma to szczególne znaczenie w sytuacji, gdy gospodarstwa dysponują coraz większą ilością danych dotyczących pojedynczych krów. Informacje pochodzące z systemów udojowych, monitorów aktywności czy urządzeń ważących mogą w przyszłości zasilać cyfrowego bliźniaka gospodarstwa. W efekcie wirtualne gospodarstwo mogłoby być oparte na tych samych zwierzętach, które znajdują się w rzeczywistej oborze, a prognozy byłyby na bieżąco porównywane z rzeczywistymi wynikami. Sprawdzi rozród i stres cieplny Jednym z zastosowań modelu jest analiza zarządzania rozrodem. Możliwe jest badanie wpływu różnych programów rozrodu jałówek i krów, w tym wykrywania rui, synchronizacji czy wykorzystania systemów monitorowania aktywności. Technologia może znaleźć zastosowanie również w zarządzaniu stresem cieplnym. Model może wykorzystywać dane dotyczące temperatury, wilgotności, opadów czy promieniowania słonecznego. Na tej podstawie można analizować potencjalny wpływ warunków pogodowych na zwierzęta i produkcję mleka. W przyszłości lekarz weterynarii lub doradca mógłby więc sprawdzić kilka wariantów postępowania i ocenić ich potencjalne skutki przed wprowadzeniem zmian w rzeczywistym stadzie. Czytaj więcej Spadła prognoza europejskiej produkcji mleka w 2026 r. Największym problemem będą dane Rozwój cyfrowych bliźniaków wiąże się jednak z dużym wyzwaniem – jakością i ilością danych. Szczegółowa symulacja może wymagać około 1200 danych wejściowych dotyczących gospodarstwa i generować ponad 12 tys. danych wyjściowych. Problemem pozostaje więc nie tylko zebranie odpowiednich informacji, ale również ich dokładność, standaryzacja i możliwość zweryfikowania wyników modelu w rzeczywistych warunkach. Naukowcy podkreślają również znaczenie przejrzystości działania systemu. Sztuczna inteligencja może w przyszłości pomagać w analizowaniu scenariuszy, jednak podstawowe mechanizmy modelu mają pozostać możliwe do zrozumienia i zweryfikowania. Weterynarz nadal będzie potrzebny Cyfrowy bliźniak nie ma zastąpić lekarza weterynarii ani hodowcy. Jego zadaniem będzie raczej dostarczenie dodatkowego narzędzia do podejmowania decyzji. Zamiast sprawdzać skutki zmian dopiero po ich wdrożeniu, hodowca i doradca będą mogli wcześniej przeanalizować kilka możliwych scenariuszy. Jeżeli technologia zostanie odpowiednio zwalidowana, wirtualne gospodarstwo może stać się swego rodzaju poligonem doświadczalnym dla decyzji dotyczących stada.