Kan AI gøre landbrugsdyr gladere?

Er man ikke vant til at sætte sine fødder i en svinestald, er et grynt måske bare et grynt.

Men mange forskere, og den brede offentlighed, bliver i stigende grad opmærksomme på, at dyr, som eksempelvis grise, ikke bare rummer mere komplekse følelser, end man hidtil har forstået: De er også i stand til at udtrykke dem med lyde, der er mere varierede, end hvad mennesker opfanger.

»Dyr har et større register af følelser og sindstilstande end man måske anerkendte tidligere. Og man kan indsamle kolossale mængder data, så man kan finde mønstre i, hvad de rent faktisk kommunikerer til hinanden og aflure, hvad de siger.«

Sådan fortæller Tobias Wang, biolog og professor i Zoofysiologi ved Aarhus Universitet til Videnskab.dk.

En af dem, der er prøver at aflure dyrene, er Elodie Briefer. Hun undersøger blandt andet, hvordan AI kan bruges til at øge deres trivsel.

Som lektor i adfærdsbiologi ved sektionen for Økologi og Evolution på Biologisk Institut ved Københavns Universitet specialiserer hun sig i dyreakustik. Det vil sige de lyde, dyr laver: Hvad de siger med deres vokaliseringer (mundtlige lyde), hvordan de opfatter dem, og hvordan de måske bruger dem til at kommunikere med hinanden.

»AI er et fantastisk redskab til at behandle vokaliseringer, så vi har integreret det i forskningen,« fortæller hun til Videnskab.dk om teknologien, som mange yngre forskere omkring hende også er begyndt at bruge og blive eksperter i.

Et felt med landvindinger

Tobias Wang er enig i, at der er meget at vinde ved at afdække dyrs kommunikation ved hjælp af AI-teknologi. Lige nu sker der ifølge ham landvindinger i afdækningen af dyrs kommunikation ved hjælp af AI-teknologi:

»Jeg synes, det er superspændende. Det vil give os et vindue ind i dyrenes psykologi.«

Eksempelvis var Elodie Briefers første studie, der involverede AI, et EU-projekt, hvis hovedmål var at udvikle et værktøj for landmænd til at tage bestik af følelser hos dyr. 

Projektet startede med mere gammeldags metoder, men tog den spirende AI-teknologi i brug for at se, om den kunne bruges til at bedømme dyrenes følelser automatisk:

»Jeg havde en ingeniør i min gruppe, som lavede en algoritme, for at se om vi kunne klassificere griselyde til den korrekte følelsesmæssige ’valens’; altså hvorvidt den udtrykker positive eller negative følelser. Og det viste sig at være ret succesfuldt,« fortæller hun.

Maskiner måler følelser

Elodie Briefer startede egentlig sin forskningskarriere med at studere fugle, men arbejder i dag primært med hovdyr som heste, næsehorn, kvæg, antiloper, svin, giraffer, kameler, får og hjorte, men også hvaler og delfiner.

Hun har blandt andet undersøgt, hvor gode vi mennesker er til at fortolke hovdyrs 'vokaliseringer', altså lyde, og følelsesmæssige tilstand i studiet her.

Hun undersøger især produktionsdyr i landbruget, men ofte i sammenligning med deres vilde modstykker, som vildsvin og Przewalski-heste, så hun kan undersøge effekten af domesticering.

Hun har særlig fokus på dyrs følelser, og altså især hvordan de kan afkodes gennem dyrenes vokaliseringer:

»Jeg har mest arbejdet med vokale følelsesindikatorer. For at studere disse indikatorer, placerer vi først dyret i tydeligt positive eller negative omgivelser, hvor de normalt vokaliserer. Vi måler så følelsesindikatorerne: Adfærd, fysiologi, ændringer hjerterytme og så videre for at føre bevis for de underliggende følelser,« forklarer hun og fortsætter:

»Vi kortlægger så, hvordan lydene ændrer sig under forskellige følelser. Bagefter laver vi denne her ’mærkning’: Når du ved, hvordan de lyder i forskellige situationer, kan du træne en algoritme til at genkende og identificere nye lyde. Det var sådan vi gjorde i det projekt, der har dannet grundlag for den nyligt udkomne DR-dokumentar ’Hvis grise kunne tale’.«

Stadigt voksende præcision

Over flere eksperimenter har Elodie Briefers gruppe opbygget en database af griselyde fra forskellige racer, fra grisene er helt små til de føres til slagtning.

Ved at mærke de enkelte lyde ud fra de andre observationer, forskerne gør sig, kan de koble lydene med dyrenes forskellige følelser og sindstilstande. Hvis grisen skriger, når den slår sig, ved man, det er et smertens hyl. Hvis den logrer med halen, ved man, at det er et udtryk for glæde.

Sådan lærer den kunstige intelligens, hvad de forskellige lyde betyder.

»Vi foretog direkte observationer og optagelser og trænede algoritmen med denne database af kendte lyde, der kom fra klare følelsesmæssige omgivelser Og så kan vi klassificere nye lyde: AI’en kan fortælle os med en nøjagtighed på 92 procent, om lyden kommer fra en gris i en positiv eller negativ følelsesmæssig tilstand,« fortæller hun.

I forbindelse med DR-dokumentaren gentrænede Elodie Briefer og hendes kolleger algoritmen ved at tilføje kunstig baggrundsstøj til optagelserne i databasen. Det medførte en nøjagtighed på 96 procent - på trods af støjen.

Indtil videre arbejder den kunstige intelligens kun direkte med lydene – de øvrige målinger er kategoriseret af et menneske.

Men i fremtiden håber Elodie Briefers gruppe at kunne forbedre metoden ved hjælp af for eksempel videooptagelser, der tracker dyrenes ansigtsudtryk. AI’en kan så sammenligne lyd og billede direkte.

De har også forsøgt sig med metoder, hvor den kunstige intelligens selv identificerer griselydene i lydoptagelserne, så manuel redigering af optagelserne bliver overflødige. Det er dog ikke lykkedes endnu.

Bioakustikkens hellige gral

Mange forskere jagter lige nu et gennembrud i forståelsen af dyrs kommunikation: Har de sprog, som kan afkodes i et omfang, så vi kan tale med dem? Der er et forskningslegat på 10 millioner US dollars på spil og Elodie Briefer er en del af det panel, der vurderer bidragene.

»At tale med dyr. Det er det næste svære skridt,« fortæller hun.

Hun er dog forsigtig med at tage for givet, at dyr har de kognitive forudsætninger for sproglig kommunikation. Men hun tror alligevel på AI-teknologiens kapacitet til, med tiden, at afdække, hvad der er at komme efter i deres indre liv:

»Jeg ved ikke om vi kan finde ud af, hvad de tænker, men du kan helt sikker finde ud af, hvad de føler: Om de er ophidsede eller rolige, positive eller negative, stressede eller bange. Vi er i hvert fald ret sikre på, at vi kan nå et stadie, hvor vi mere eller mindre i realtid kan forstå deres følelser baseret på lyd.«

Hun peger desuden på fordelene ved husdyr som potentielle samtalepartnere:

»De bedste umiddelbart observerbare indikatorer lader til at være adfærd og vokaliseringer. Grise er en rigtig god art i den forbindelse, fordi de er meget vokale,« forklarer hun og uddyber:

»Lige nu tror jeg, de fleste er mest interesserede i landbrugs- eller kæledyr: Det kræver en kæmpe database af mærkede lyde at udvikle en algoritme, og det er de arter, vi har de største databaser for.«

Faren ved øget automatisering

Den såkaldte bioakustiske dataindsamling til udvikling af sprog-AI foregår ofte med en såkaldt ’biologger’: Et fuldt automatiseret apparat, der monteres på dyret, registrerer dets lyde samt bevægelser og data fra omgivelserne.

Biologgere bruges dog mest på vilde dyr, hvor det er vigtigt at kunne observere deres færden i vante omgivelser uden menneskelig tilstedeværelse.

Når det gælder landbrugsdyr, kan man dog ofte nøjes med en mikrofon monteret på et halsbånd.

I forbindelse med førnævnte DR-dokumentar arbejdede Elodie Briefer og hendes kolleger med mikrofoner ophængt i stalden, der indsamlede data automatisk i 15 minutter af hver time.

Oftest bruger forskningsgruppen dog en håndholdt mikrofon og en højtaler placeret i svinestalden.

Den mere personlige involvering er vigtig for Elodie Briefer. Hun er nemlig opmærksom på, at deres opdagelser kan misbruges til en i sidste ende mindre human behandling af dyrene:

»Jeg er enig med dem, der er bange for, at automatisk bearbejdning af disse målinger kan bruges til at skabe mere intense kæmpe-landbrug, hvor avleren ikke kender dyrene længere, men bare tracker alting automatisk,« konstaterer hun og tilføjer:

»Det er en risiko: Hvis vi automatiserer alting, mister man måske følingen med de individuelle dyr. Men det skal gøres varsomt. Det er i hvert fald helt sikkert, at hvis vi skal forbedre velfærden for dyrene, er vi nødt til at gøre produktionen mindre intens.«

At skabe overlast for at beskytte

Selvom forskernes overordnede metode er mindre indgribende end megen anden bioakustisk forskning, må Elodie Briefers gruppe alligevel nogle gange manipulere dyrenes omgivelser for at indhente brugbart data:

»For at opbygge en database skal vi bruge mange, mange eksperimenter. Og da vi skabte denne store grise-database, tog vi ud på en masse landbrug og optog dem, som de var, så vi ikke behøvede at forstyrre, hvad de lavede,« forklarer Elodie Briefer og fortsætter:

»Men for at kunne foretage eksperimenter er vi nogle gange nødt til at placere dyrene i lidt ukomfortable sammenhænge. Men vi er altid nødt til at være forsigtige. I et tilfælde udsatte vi for eksempel forsøgsdyrene for tre minutters social isolation: Kortvarigt og mildt, så vi ikke stresser dyrene.«

Et andet eksempel var et forsøg, hvor hun og kollegaer gav den ene af to geder noget mad. Den anden fik intet og blev frustreret. Den kortvarige stresstilstand kan hjælpe forskerne til en bedre forståelse af dyrenes reaktionsmønster. Efter fem minutters forsøg blev begge geder bespist.

Ny viden – nye regler?

Men ændrer de etiske rammer sig, hvis vi en dag kan kommunikere med dyrene? Bliver det for eksempel nødvendigt at bede om dyrs samtykke, før de kan deltage i et eksperiment? Og hvis vi kan snakke med dem, er det så uetisk at lyve overfor dem?

»Jeg ved ikke, hvornår man kan sige, at vi lyver overfor dyrene. Men der er noget, der hedder ’cross modal cognition’: Her tester vi eksempelvis sammenhængen mellem et billede af et givent dyr og dets lyd,« forklarer Elodie Briefer og uddyber:

»Vi afspiller vokaliseringen og viser billedet, og så spiller vi stemmen og viser et billede af et andet dyr for at se, om forsøgsdyret bliver forvirret. Hvis det forbinder den samme vokalisering med to forskellige individer, er det på en måde at lyve for dem.«

Elodie Briefer understreger flere gange, at enhver form for ubehag eller blot mild stress, man måtte udsætte et forsøgsdyr for, skal være kortvarig, velovervejet og udført med forsigtighed af fagfolk – med rette godkendelse. Det er der en hel videnskabelig godkendelsesproces for.

»Jeg synes, det er acceptabelt, hvis de negative stimuli er meget milde, foregår i et planlagt eksperiment med kontrollerede forhold, har et videnskabeligt mål, som er det værd, og selvfølgelig at du ikke lader dyret komme til skade. Men at forvirre eller lyve for dem uden formål er ikke acceptabelt.«

Ingen perfekte løsninger

At udsætte dyr for negative oplevelser for at kunne måle deres negative følelser, med henblik på at øge dyrenes trivsel kan virke lige så paradoksalt som at tage maskiner og avancerede computeralgoritmer i brug for at værne om naturen.

Elodie Briefer medgiver også, at uanset hvor dygtige vi bliver til kommunikere med dyrene og at tage bestik af deres følelser og trivsel, findes der ikke et perfekt landbrug, hvor dyr som i sidste ende avles til konsumering er glade, lige til de køres til slagteriet:

»Jeg tror, at hvis vi skal have flere landbrugsdyr til at være rigtigt glade, skal vi give dem mere plads og muligheder for at udleve deres naturlige adfærd. Hvis vi ikke bare tracker deres helbred, men også deres følelser, og virkelig bruger disse teknologier på en god måde til at forbedre dyrenes følelsesmæssige velfærd, så kan vi måske nå til et sted med bedre landbrugsforhold.«

Denne artikel er en del af en serie om, hvordan AI bruges til at blive klogere på dyrs kommunikation. I en kommende artikel kan du læse om, hvilket dyr der ifølge eksperterne er den bedste kandidat til at blive vores første samtalepartner. Svaret vil måske overraske dig!