AI猪脸识别听说过吗？!--

提Rdquo养猪场，你的第一反应会是什么。

在一个偏远的郊区，一块田地用栅栏围了起来，里面关着许多小猪饲养员拿着一个大篮子走过来，拿起勺子，把饲料撒到木头缺口里小猪们哼哼着，哼哼着向前挤，弓着鼻子互相抢食

好像在我们的传统观念里，养猪就是这样的从凌乱肮脏的环境，到洗衣喂奶的工作，都被旧时代的气息包裹着，蒙上了老照片般的黄色阴影

但是，如果我告诉你，很多小猪其实已经住进了智能建筑，甚至天天刷脸吃饭，还能享受音乐按摩吗。

大楼养猪实拍

不，我没想到！

事实上，伴随着人工智能和物联网的蓬勃发展，国内生猪养殖行业正在发生巨大的变化。除了改善小猪的生长环境，养猪场还尝试了一系列黑科技，比如:

AI猪人脸识别。

无线自动送料机。

纳米合成猪饲料...。

接下来，让我们一起走近智能养猪场，看看这些技术到底有多Rdquo

01.AI猪人脸识别

不知道大家有没有注意到，同一品种的猪，长得都很像。

我们必须跟踪每只小猪的体重，食量等数据，才能判断它的生长状态但如果仅仅靠饲养员的肉眼来判定，几乎不可能区分上百头猪所以要对每一头猪进行鉴定

以前在养猪的过程中，通常会对猪的耳朵进行标记，但是这种方法需要人工记录所有的数据，效率低且容易出错。

为了解决这种传统困境，我们想到了将人脸识别的相关技术移植到猪的人脸识别上，但是正如刚才所说的，猪的近亲繁殖使得个体高度相似，无形中提高了计算机视觉算法的技术壁垒所以，猪人脸识别技术看起来就像一个梦

令人惊讶的是，最近几年来，伴随着深度学习技术的发展，猪的人脸识别算法终于有了质的突破，一些大型养殖场甚至开始引入猪的人脸识别系统。

智能猪舍实拍

那么，听起来如此神奇的猪脸识别系统是如何工作的呢。

首先，目前的智能养猪场会为每头猪创建一个动态的云数据库，为其拍摄2—3段视频，通过算法提取有效身份信息，生成一串对应的电子id，存储在数据库中。

这意味着这些小猪也有自己的身份证号，是不是很神奇。

拿到小猪的身份证后，还需要在猪圈顶部安装一个轨道机器人。

机器人会沿着轨道定时巡逻，利用前端摄像头扫描采集猪的面部，并将信号转换成数字信号利用卷积神经网络算法提取猪脸的重要特征，然后与预存的猪脸信息进行匹配，筛选出拟合度最高的一组数据，从而确定最终的电子身份证

这样你就能识别出这是哪只小猪了。

识别身份后，用各种传感器记录小猪的体重，体温，食量等信息，自动上传到云端，一些重要数值显示在中控面板上，实现无接触实时监控。

2018年8月，中国首次爆发非洲猪瘟疫情，随后影响持续扩散数以亿计的小猪死于鼠疫，许多养猪场濒临破产更令人担忧的是，疫苗仍在研发中非洲猪瘟还没有完全解决

在这样一个紧急关头，一些大型养猪场大胆尝试引入猪的人脸识别技术人工设置体温，食量等参数阈值后，系统自动识别出体温异常，食欲不佳的小猪，然后中控面板自动报警

工作人员看到红色预警后，可以第一时间标注这些lsquo黄色这些小猪被隔离并进行测试，以确定它们是否真的感染了鼠疫

所以从某种程度上来说，猪肉价格逐渐回落到常态，对猪脸的认知度也有贡献。

02.无线射频

由于技术门槛较高，引进一整套猪的人脸识别技术需要大量的资金投入，所以目前还没有被养猪场大规模使用。

不过接下来要介绍的射频技术可以说是比较成熟的了，大家可能也有所耳闻毕竟早在21世纪初就广泛应用于物流管理，交通监控等领域，但对于生猪养殖来说还是一个比较新鲜的事物

一般来说，最基本的射频识别系统主要包括射频卡和读卡器射频卡包含用于存储识别信息和数据的芯片，芯片外围连接有天线

包括读写器天线，收发模块和控制电路，能够在指定区域辐射电磁波当射频卡经过该区域时，会接收读写器发射的电磁波并产生感应电流，将存储的编码信息以无线电波的形式传输给读写器读写器对接收到的信号进行解调和解码，并发送给中央管理服务器

RFID传感技术基本示意图

基于这种无线射频技术，各大养猪场都引入了各种自动化设备我们以自动喂猪仪为例，看看它的工作原理

首先，要在每只小猪的耳朵上打个洞，戴上电子耳标这个电子耳标就是上面说的Rfcard

然后，当小猪需要进食时，它从喂食定位杆的入口进入，来到自动喂食装置。

当小猪靠近时，设备上方的读卡器会自动读取它们的电子耳标，提取小猪的身份信息，反馈给中央管理器。

根据这头猪的身体数据记录，系统向自动饲喂装置发送指令，以特定类型和数量的饲料饲喂小猪。

小猪吃完东西从定位栏出口出去后，系统会自动识别槽内剩余重量，计算小猪的食量并上传记录。

猪舍自动喂食器实拍

仔细对比会发现，这和猪人脸识别差不多重点是想办法识别小猪，记录相关数据，但是射频技术的投入成本会小很多

但是需要在猪的耳朵里植入电子耳标，容易引起小猪的不适。

就像狗总是蹭着墙角，把我们给它们穿的小衣服脱下来一样，小猪有时会把标签戴上，然后咬掉，这甚至会导致局部耳朵感染。

如果说在仔猪身上植入电子标签的方式存在上述的一些弊端，那么在猪饲料加工过程中使用射频技术就不会有这样的担忧了。

也就是说，现在连猪吃的饲料都是用射频技术实现全自动生产的。

在传统饲料加工厂的房间里，一般需要很多员工对流水线上的每一种原料进行登记称重，并按比例放入仪器中进行加工合成，不仅费时费力，而且难以准确掌握投放数量严重的误操作可能导致粉尘爆炸等危险

RFID在猪饲料加工中的应用示意图

现在有了无线射频技术，可以给每一种原料配一个电子射频卡，在投料仓安装一个阅读器。

当原料进入料仓时，原料信息被自动读取并分配到磅秤上，按照配方要求进行混合加工最后标签自动打包打印，结果上传到数据库

由于每种原料都有自己的电子ID，每一步都有数据记录，所以如果最后饲料出现问题，可以通过查询加工记录追溯源头，实现智能风控。

03.纳米合成

既然提到了饲料加工，我不得不说现在的纳米猪饲料，。

没错，猪饲料不再是曾经的黄色粉末状粗颗粒很多饲料添加剂都融合了纳米合成技术，尤其是维生素，粒径可达数百纳米

仔猪的健康成长需要各种维生素，所以维生素是猪饲料配方中不可缺少的添加剂而一般维生素在空气中容易氧化水解，被母猪吸收利用率很低

实验表明，纳米级液体维生素更易被吸收，能显著提高母猪的繁殖性能，改善猪肉品质。

纳米级液体维生素在加工过程中主要运用纳米技术和微乳液技术，同时利用磷脂，胆固醇和蛋白质组成的生物膜将维生素瞬间包埋在生物膜中，形成30—100粒径的纳米级自组装结构。

纳米维生素因其优良的生物亲和性，可快速跨膜吸收，提高利用率。

为了验证猪饲料中的维生素是否真的达到了纳米水平，边肖联系了一家饲料生产企业，拿到了纳米制剂和普通乳液两种维生素样品。

理论上，两者的区别如下:

丁达尔效应是指当波长在400—700nm范围内的可见光通过直径约为1—100nm的胶体时，光束被其中的悬浮颗粒散射，使光向各个方向扩散，因此从垂直于入射光的方向可以在胶体中观察到一个明亮的Rdquo简单来说，光在胶体中的散射使得光路可见

基于这个原理，我们先用廷德尔效应简单验证一下。下面是实验对比结果:

丁格尔效应实验对比图

左边乳白色的是常见的维生素乳液，右边微黄色的是纳米维生素水溶液当我们用波长为650nm的红色激光笔照射这两个样品时，出现了明显的纳米液体维生素的完整光路，普通牛奶中也出现了一段光路，但光路短且不清晰，透光率差原因是它们的粒径大，对光的阻碍更多，所以产生的光程很短

因此可以初步判断纳米级液体维生素的粒径在几百纳米左右。为了做出更准确的判断，我们对样品进行了特殊的制样，然后在扫描电镜下观察颗粒形貌，得到的SEM扫描图如下:

左图是用相对较小的放大倍数在较宽的视野中观察样品形貌，单位尺度为0.5mum，可以发现红框圈出的颗粒直径在500 nm以下。

为了更准确的得到它的直径，我们把这个区域放大，得到右图，单位比例尺为0.2亩，m，这个粒子的直径大概是半个尺度，也就是100纳米左右。

于是，所谓纳米猪饲料，真正名副其实，而不仅仅是一个销售噱头。

现在，我想大家对养猪的印象一定大相径庭吧！

就这样，老人低头，在藤蔓下挑出干瘪的玉米粒，和家里的剩饭剩菜混在一起，蹒跚着走向猪圈的场景，必然会离我们越来越远，最后定格在泛黄的老照片里，烙上独特的时间戳。

也许你会感叹一个旧时代的逝去，也许你会期待一个新时代的到来。

我们很难说出对这样的科技发展有着怎样复杂的感情，但也许这就是生活的本质。

让我们想象一下未来的养猪场会是什么样子也许空中会出现运载小猪的小型飞行器

参考资料:

秦星，宋芳芳基于双线性卷积神经网络的猪脸识别算法杭州电子科技大学学报，2019，39:12—17

蒋家声浅谈RFID技术科技信息，2007:312+532

李娇，贾鸿儒，王元，郭晓红不同剂型的复合维生素对猪肉品质的影响畜牧兽医科技信息，2020:41—42

孙海霞，薛茹RFID系统的组成和工作原理西藏科技，2005，:59—60

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