הפורטל הישראלי לחקלאות טבע וסביבה

חדשות חקלאות, טבע, סביבה וההתיישבות הכפרית מדור החדשות


מצלמות ומיקרופונים - השלב הבא באוטומציה במשק החקלאי


תיעוש החקלאות כולל מעבר לטיפול אוטומטי בחיות. רוב המערכות המשוכללות ביותר שפועלות כיום, עדיין מגיבות למידע שנאסף ע''י חיישנים פשוטים. מצלמות ומיקרופונים מספקים מידע מורכב יותר שיאפשר בעתיד הקרוב טיפול אוטומטי בחיות על בסיס ניתוח ממוחשב של התנהגותן. אריאל צבל סוקר המצאות חקלאיות העושות שימוש במצלמות ובמיקרופונים, בניסיון לברר כיצד תשפיע טכנולוגיה כזו על גורל החיות במשקים?

אריאל צבל *  1-12-2011


בספטמבר 2006 הפיקה חברה מובילה בייצור ציוד ללולים, ביג דאצ'מן (Big Dutchman), עלון לצרכן של מערכת ממוחשבת לניהול ושליטה בלולי ביצים, אמקס (amacs). בסוף רשימת השכלולים של אמקס, שכוללת שורה של יישומים לשליטה באקלים, בתאורה, באספקת המים, בייבוש הזבל, באיסוף הביצים וכדומה – מופיעה גם האפשרות להפעיל מצלמת וידיאו בתוך הלול. הלולן מוזמן להפעיל את המצלמה מרחוק דרך המחשב שבמשרדו, כדי "שתוכל לעקוב אחרי כל מה שקורה בתוך הלולים גם על בסיס חזותי."

בהשוואה ליישומים האחרים של אמקס, תפקידה של המצלמה ערטילאי למדי. מה עשוי להניע לולן היושב במשרדו לצפות בשידור וידיאו מתוך הלול? כמה מאמץ הוא צפוי להקדיש לצפייה כזו ומה הוא יכול ללמוד ממנה? נדמה כאילו מהנדסי ביג דאצ'מן דימיינו לולן משועמם, שרוצה לשמור פה ושם על קשר עם הלול. לאחר שנים אחדות, במודל אמקס 2.0, הם מצאו שימוש מוגדר יותר לצילום, הרחק מענייני סקרנות ושעמום: מצלמות המערכת מתעדות את כל הביצים שהוטלו בלול והמערכת סופרת את הביצים במדויק.

למה צריך מצלמה?

אם הלולן רוצה "לעקוב אחרי כל מה שקורה בתוך הלולים," מדוע שלא ייכנס אליהם ויסתכל במו-עיניו? ג'ו פורד מאילינוי, שרשם בשנת 2002 פטנט תחת הכותרת "בית חיות אוטומטי" ובו הציע שימוש במצלמות בדומה לאמקס שלעיל, מסביר: "עובדים וחיות משק, כגון עופות וחזירים, צריכים להתמודד עם סיכונים ביולוגיים על בסיס יומיומי. תרנגולים, תרנגולי הודו, ברווזים, יענים, כבשים, עזים וחזירים מפרישים חומר זבל, המייצר גזים פוגעניים שמכילים אדים נדיפים של אמוניה ומתאן. עופות מפיקים גם כמויות עצומות של אבק עם נוצותיהם. חזירים, שאוהבים להתפלש בבוץ, גם כן מייצרים כמויות גדולות של אבק כשהם מנערים את הבוץ.

תנאי הסיכון הביולוגי בבתי חיות יוצרים אוויר לא בטוח וסביבה בלתי נעימה לעופות, לחזירים, לחיות משק, לחקלאים ולעובדים. "אפילו כשמאווררי ריקון רגילים עובדים ב-100% מיכולתם, החקלאים והעובדים חובשים לעתים קרובות מסיכות הגנה בלולי עופות ובמכלאות חזירים בניסיון לחסום את הגזים והאבק מלהיכנס לריאותיהם."

ללולן יש אפוא סיבות משכנעות להישאר מחוץ ללול. אם יספקו לו "בית חיות אוטומטי," שמערך החיישנים שיש בו מזהה בעיות ומערכת רובוטית פותרת אותן – הלולן יישאר מוגן.

שימושי מצלמה ישנים

החיישנים הוותיקים, כגון מד-טמפרטורה, מד-לחות, חיישן אמוניה וכדומה – ממוקדים מדי ומותירים המוני בעיות בלתי פתורות. למצלמת הווידיאו ולמיקרופון יש פוטנציאל לאפשר זיהוי של מגוון בעיות הרבה יותר גדול, אם כי גם בהם נעשו עד כה בעיקר שימושים ממוקדים ביותר, בדומה לספירת ביצים על-ידי מצלמות אמקס 2.0, למשל: הדמיית מבנה העטין של פרות עבור זרוע חליבה רובוטית; זיהוי חיות אינדיבידואלי לפי צבעי הפרווה או העיניים, או לפי סימון; זיהוי תת-מימי של מזון שלא נאכל בכלובי דגים; או הערכה מרחוק של מסת הגוף של חיות ושל פוטנציאל הגדילה שלהן, בעזרת צילום הרגיש לקרינה תת-אדומה.

למעשה, שימושים ממוקדים במצלמות הומצאו בשלבים מוקדמים למדי של האוטומציה בחקלאות. כבר ב-1925 הגיש ר. ק. מיטשל מוושינגטון בקשה לרישום "מכשיר הקלטה" שעיקרו מצלמה המוצבת בתיבת קינון שבלול. כשתרנגולת השתמשה בקן להטלה, משקל גופה הפעיל את המצלמה, שתיעדה את התרנגולת המטילה (התרנגולות סומנו מבעוד מועד בסרטי זיהוי אישיים) ואיפשרה ללולן לדעת אילו תרנגולות מטילות הרבה ואילו ממעטות להטיל (כלומר, את מי משתלם להרוג).

החיישן והמידע הממוחשב

ההצעה של יצרני הדגם הראשון של אמקס, שהלולן יעקוב על מסך המחשב אחר שידור וידיאו של "מה שקורה בתוך הלולים," אינה ריאלית. אמנם המשרד מגן על הלולן מפני זיהום האוויר, אך הצפייה במסך במשך שעות כדי לאתר סימנים לבעיות הדורשות טיפול היא משימה משעממת, יקרה ולא יעילה. איתור אוטומטי של בעיות הוא אפוא הפתרון התעשייתי המתבקש.

לפתרונות כאלה יש שורשים בשנות ה-70. למשל, ב-1977 הגיש רוברט היל מוושינגטון בקשה לפטנט המבוסס על זיהוי בני-אדם לפי הפרטים החזותיים הייחודיים שבעין האנושית. המצאה זו מבוססת על קידוד המידע שאוסף מכשיר לסריקת העין, אחסון ממוחשב של המידע, והשוואה בין המידע שנאסף בסריקת עין זו למידע שנאסף בסריקות קודמות. כך יכולה המערכת לזהות באופן אוטומטי אם העין שנסרקה כעת זהה לעיניים שנסרקו בעבר או שונה מהן. כ-20 שנות שיפורים טכנולוגיים נדרשו כדי שעיקרון זה יהיה שימושי לזיהוי בני-אדם, וב-2002 נרשם פטנט ראשון בתחום זה גם לזיהוי חיות – כדי להיאבק ב"גניבת בעלי-חיים" וכדומה.

המערכת לזיהוי ביומטרי לפי קשתית העין, מבוססת על איסוף אוטומטי של נתונים בהיקף עצום מהחיה עצמה (זאת לעומת תגיות הזיהוי האלקטרוניות הישנות במשקים, שמזהות מכשיר שהוצמד לחיה מבלי לאסוף מידע על החיה עצמה). מערכת זו היא ממבשריה של מערכת פיקוח חקלאית, שמבוססת על הקלטה וקידוד של מידע מגוון. מערכת כזו תוכל בעתיד לפעול במקום הלולן שאינו נכנס ללול, אינו יושב שעות מול מסך המחשב – וממילא אינו מסוגל לאבחן ביעילות בעיות ברבבות העופות שמרצדים מולו.

הפיקוח האוטומטי הגמיש

מערכת הפיקוח האוטומטית החדשה אינה קיימת עדיין, אולם רבים ממרכיביה כבר קיימים. שני ישראלים, רון אלעזרי-וולקני ואהוד ינאי, הגישו בפברואר 2009 בקשה לרישום שני פטנטים אמריקאיים, שמהווים יחד הצעה למערכת כזו ("מערכת ושיטות לבקרת בריאות של חיות אנונימיות בקבוצות של חיות משק," ו"מד חיוּת לבקרת בריאות של חיות אנונימיות בקבוצות של חיות משק"). ההצעה מתמקדת בשילוב בין מערכות טכנולוגיות קיימות, לשם איתור מוקדם של בעיות בריאות בלהקות גדולות של "חיות אנונימיות," שהחקלאי אינו מסוגל לעקוב אחר בריאותן באופן פרטני – עופות בלולים, בקר וצאן במרעה, דגים בבריכות, דבורים בכוורות וכדומה. הממציאים מדגישים, שבלולי עופות, שעלולים להכיל עד 200,000 עופות במבנה אחד, נהוג ביקור של חקלאי פעם-פעמיים ביום, וביקור של וטרינר פעם בשבוע-שבועיים; לכן "תחלואה מזוהה בדרך-כלל רק כשחלק גדול מהלהקה מראה סימפטומים של מחלה מסוימת, או כאשר שיעור התמותה גבוה דיו כדי שיבחינו בו. עד לזמן זה, עלולים 100% מהלהקה להיות נגועה."

הפתרון שמציעים אלעזרי-וולקני וינאי הוא להעביר את עבודת הפיקוח הווטרינרית למערכת ממוחשבת, הכוללת את כל החיישנים הפשוטים-יחסית (טמפרטורה, לחות, אמוניה, ריחות וכו') וכן מצלמות ומיקרופונים. האחרונים סורקים את הלול ברציפות ומעבירים מידע למחשב. המידע החזותי, למשל, עשוי להיות מפוענח לפי דגמים של תנועה. תנועת העופות בלול מושווית אוטומטית לטווח של תנועות שנחשב כנורמלי; אם התנועה חורגת מהטווח שנקבע, זהו סימפטום אפשרי של מחלה, והודעה נשלחת מיידית למחשב ולטלפון הסלולרי של הלולן. בדומה לכך, שמור במחשב טווח סטנדרטי של צלילים, ובמקרה של צלילים חריגים, כגון שיעול, המערכת שולחת התרעה. המדובר למעשה בהתרעות מדויקות יותר, מכיוון שניתן לקדד בצילום ובהקלטה סימפטומים מדויקים יותר, ולהשוותם למאגר מידע של סימפטומים למחלות ספציפיות. אלעזרי-וולקני וינאי אף מציעים להצמיד "מדי חיוּת" (vitality meters) לקבוצה מדגמית מתוך כלל החיות שבמתקן – מכשירים שיעבירו למחשב מידע על תנועות הגוף, הדופק, הטמפרטורה, העלאת הגירה או הנשימה של כל חיה בנפרד. במקרה של חריגה מהנורמה, שמוגדרת לפי ההיסטוריה האישית של אותה חיה כפי שנרשמה במחשב, המחשב יכול למקד את המצלמה הקרובה באותה חיה ולדלות מידע בריאותי נוסף.

עתיד החיות במשקים

ודאי יחלפו שנים רבות עד שמערכות מהסוג שתואר לעיל ייכנסו לשימוש נרחב, אף על-פי שהן מושתתות על טכנולוגיות קיימות. מערכות חלקיות כאלה כבר פועלות בשוק. ביג דאצ'מן, למשל, השיק באוקטובר 2010 מערכת למעקב אחר חזירות בתאי הנקה, המשתמשת במצלמה כדי לזהות את תחילת ההמלטה ולהתריע במקרה שעובר פרק זמן ממושך מדי בין לידת גור אחד ללידת הגור הבא. המערכות הממוקדות עתידות להשתכלל לכדי מערכות כוללות, ובעתיד הלא רחוק ודאי יתחילו הממציאים להציע מערכות שכוללות לא רק התרעה, אלא גם טיפול רובוטי בבעיות בריאות במשק. למשל: אבחון וטרינרי אוטומטי ומתן תרופות מיידי במי-השתייה, בריסוס או בזריקה; וגם טיפול סביבתי (כגון שינויי טמפרטורה, לחות, תאורה וכו') בתגובה לנתונים התנהגותיים שנותחו באופן אוטומטי על בסיס תיעוד המצלמות והמיקרופונים – ולא רק בתגובה לנתונים פיסיקליים שנאספו על-ידי חיישנים פשוטים. עתידן של מיליארדי חיות תלוי אפוא במערכות כאלה.

מהי המשמעות של חידושים אלה עבור החיות? במשקים חקלאיים גדולים שוררת כיום בהכרח הזנחה קשה. אף צוות חקלאים דימיוני אינו יכול לטפל היטב ברבבות חיות הדחוסות יחד. את ההזנחה ניתן למתן על-ידי העברת הטיפול למערכות אוטומטיות (או סגירת המשק...). בטווח הקצר, אם כן, המערכות האוטומטיות העתידיות צפויות להביא להקלה משמעותית בחלק מסבלן של החיות במשקים. מערכת מן הסוג שהציעו אלעזרי-וולקני וינאי, לאחר פתרון הקשיים הטכניים, תצמצם את הסבל ממחלות במשק ברמה שאינה אפשרית כיום.

תחזית אופטימית זו אינה לוקחת בחשבון את הדינאמיקה התעשייתית. בהיסטוריה של תיעוש המשקים, פתרונות של בעיות בוערות נתפסים בדרך-כלל בתור "ואקום" שניתן למלא בלחץ תעשייתי נוסף. כך, ביום שבו תוכל מערכת מן הסוג שהציעו אלעזרי-וולקני וינאי להבטיח שמחלות יאותרו ויטופלו מהר יותר, יוכלו החקלאים לנצל את השיפור כדי להפעיל לחצים אחרים על החיות, שבמצב הנוכחי אינם מתאפשרים ללא נזק כלכלי. כך, למשל ניתן יהיה לצופף את החיות עוד יותר, או לחזק את הברירה המלאכותית ל"ייצור" מוגבר על חשבון עמידותן של החיות בפני מחלות. בסופו של דבר, השאלה כיצד ישפיעו המערכות הממוחשבות על עתיד החיות אינה תלויה בטכנולוגיה כשלעצמה, אלא בנורמות הציבוריות שיקבעו כיצד ישתמשו בה.


* פורסם לראשונה ב"זכויות בעלי-חיים השבוע", גיליון מס' 543, נובמבר 2011