Європейські вчені натренували нейромережу визначати ментальний добробут свиней, тобто їхній емоційний стан, за характером звуків, що ті видають. Для цього було проаналізовано сім тисяч записів вокалізації тварин на фермах та в лабораторії — як у позитивних, так і в негативних ситуаціях. Автори сподіваються, що їхня робота допоможе створити зручний інструмент для підтримання хорошого самопочуття сільськогосподарських тварин. Свою ідею вони описали в журналі Scientific Reports.
Pixabay / Pexels
Наскільки актуальне питання дослідження?
Окрім людини, багато видів тварин теж мають емоції, які є наслідком когнітивних процесів, а не автоматичних рефлекторних процесів. Це означає, що почуття відбивають сприйняття особиною свого довкілля, подібно до людей. Між тим, людям часто важко зрозуміти власні емоції, годі й говорити про почуття тварин. Оскільки ті не можуть розповісти про свій стан, біологам доводиться орієнтуватися в основному на зовнішні ознаки. Наприклад, минулого року ми писали про розроблення алгоритму штучного інтелекту, який визначає самопочуття свиней і корів за їхнім виразом обличчя.
Зараз же європейські дослідники на чолі з вченими Копенгагенського університету спробували зрозуміти, як почуваються свині, аналізуючи їхню вокалізацію. Попередні дослідження вказували, що високочастотні звуки можуть бути проявом стресу, тоді як низькочастотні — навпаки, притаманні тваринам у комфортних середовищах і ситуаціях. І одним із завдань, які собі поставили цього разу вчені, було перевірити цю закономірність.
Як слухали тварин?
Досліджувати взялися свиней, що вирощуються на комерційних фермах. Вчені використали наявні бази даних, отримані з попередніх досліджень, та доповнили їх власними записами в лабораторних умовах, і зрештою отримали набір із понад 38 000 звуків свиней різних статі, віку та породи. Вигуки охоплювали різні ситуації, з якими тварини стикалися під час свого життя — від позитивних, як-от контакт поросят із матір'ю, возз'єднання з сім'єю, та до негативних, як-от кастрація й забій. Також у лабораторіях свиней піддавали ситуаціям, які характеризуються менш явним емоційним забарвленням. Наприклад, тварин поміщали в пусті арени або арени з іграшками, їжею чи новими невідомими їм предметами. У цей час, окрім вокалізації, реєструвалася поведінка та серцебиття тварин.
Піддослідні поросята в комфортних умовах, що представляли позитивну ситуацію. Elodie Briefer / University of Copenhagen
Утім, не всі записи були придатні для аналізу. Відсіявши з них ті, що мали погану якість, зокрема сторонні шуми, науковці отримали базу даних із 7 414 звуків, що належали 411 свиням. Записи проаналізували за допомогою сучасного програмного забезпечення, зокрема алгоритмів нейромереж, щоб виявити, як вони пов'язані із позитивними, негативними та нейтральними ситуаціями й емоціями.
Чи навчилися розуміти свиней?
Результати цієї роботи також свідчать, що у позитивних ситуаціях, коли тварина почувається добре, вона схильна видавати низькочастотні звуки, типу рохкання. Натомість високочастотні звуки, як-от вереск, частіше зустрічається у свиней під час стресу. Але вчені також виявили нову закономірність: у позитивному контексті як низько-, так і високочастотні звуки характеризувалися відносно короткою тривалістю та незначною амплітудою. А якщо говорити конкретно про хрюкання, то в позитивному контексті воно переважно починалося із вищих частот і закінчувалося нижчими. За словами вчених, емоційний стан тварин пояснював 27 відсотків варіабельності тривалості низькочастотних звуків та 30 відсотків високочастотних.
Отримані результати вчені згодували комп'ютерному алгоритму. Натренувавшись виявляти відмінності у звуках, він зумів на основі них із точністю в 91,5 відсотка визначити емоційний стан свиней і з точністю 81,5 відсотка — ситуативний контекст вокалізації. При цьому він обробляє більш ніж 50 спектрограм в секунду, використовуючи потужності звичайного смартфона. Тому науковці сподіваються, що їхнє відкриття посприяє розробленню доступних та ефективних пристроїв для оцінювання не лише фізичного, а й ментального добробуту свиней на фермах.