Archive for May 8, 2017

Ny sensor skal følge med på kuas helse

Høygaffelen er lagt på hylla og melkespannet er for lengst borte. Digitaliseringen har også inntatt en av de eldste og mest tradisjonsrike næringene vi kjenner: landbruket.

Allerede på 70-tallet begynte eksperter i Norge å samle data om hva som foregikk i fjøset gjennom TINEs «Kukontroll». Forskerne har derfor historiske data som forteller om den helsemessige og produksjonsmessige utviklingen for hver enkelt av de norske melkekuene.

Denne informasjonen har blitt brukt til å avle frem en storferase med god helse, bra fruktbarhet og god melkeytelse. Norge har vært en pioner på dette området.

Nytt paradigmeskifte i fjøset

Vi står nå foran et nytt paradigmeskifte i melkeproduksjonen.

Kunnskap kombinert med teknologisk utvikling kan i fremtiden gi forskerne mer detaljert informasjon om hvordan hvert enkelt dyr har det, og de kan praktisk talt følge dyra «minutt for minutt» når de nå får stadig mer sanntidsovervåking over livet i fjøset.

I moderne fjøs registreres det enorme mengder data som vil være gull verdt for framtidig forskning og slik også for fremtidig melkeproduksjon. 

Digitaliseringen i fjøset kan utnyttes til å forske videre på viktige tema som for eksempel dyrevelferd, klimautslipp og besetningsstyring.

– Fremover er jeg sikker på at vi vil få mer sanntids sensorinformasjon i fjøset. Tolking og utnyttelse av data fra slike systemer vil være et viktig grunnlag for beslutningsstøtte til bonden, sier Gunnar Dalen, veterinær og næringsstipendiat ved NMBU Veterinærhøgskolen og TINE.


Gunnar Dalen veterinær og næringsstipendiat ved NMBU Veterinærhøgskolen og TINE (Foto: Bo Mathisen/TINE)

Robot som rådgiver

Fremtidig sensorteknologi kan fortelle bonden mer om hva som foregår under overflaten i fjøset og fange opp avvik raskt.

– Maskinen må kunne si fra om at ei ku trenger tilsyn før den har blitt alvorlig syk. Den må altså gi beskjed om at dette dyret må et menneske se på og undersøke på et tidlig nok tidspunkt, sier Dalen.

Dagens sensorer kan blant annet fortelle hvor mye kua beveger seg i løpet av en dag og hvordan stoffskiftet er. Teknologien foreslår for bonden hva som skjer i fjøset, om en ku er halt eller en annen er syk. Systemene forteller bonden når kyrne er fruktbare og klare for paring eller når jurhelsen avviker fra normalen.

Videre kan analyser av dataene gi grunnlag for økonomisk relevante beslutninger på besetningsnivå som bonden og veterinæren sammen kan ta stilling til.

– Fremtidige system må kunne fortelle hva som kommer til å skje med helsetilstanden og produksjonsnivået i besetningen avhengig av hvilke beslutninger som tas, sier Dalen.

– En robot skal aldri vurdere antibiotikabehandling av ei ku, men heller varsle om unormale verdier som bonden kan benytte som tilleggsinformasjon for å ta en beslutning om å eventuelt tilkalle veterinær, påpeker han.

Forskningen kan sette alt dette i system. Med alle de biologiske dataene vi etter hvert får tilgang til kan vi utvikle systemer som vil gi oss mindre synsing og mer fakta om hva som er best for det enkelte dyret.


Denne roboten sørger for å dytte inntil og fylle opp grovfôr til kyrne. (Foto: Håkon Sparre/NMBU)

Automatisk fôring og melking

I fjøset er hender for lengst erstattet med melkeroboter. Hver tredje melkeliter går nå via melkerobot, og forskerne spår at halvparten av norske kuer melkes med robot om fire til fem år.

Det er ikke tvil om at det er utrolig mange fordeler med teknologiske nyvinninger også i fjøset, og den norske bonden har vært langt fremme når det gjelder å ta i bruk ny teknologi.

Robotsystemene som finnes i dag er stort sett basert på forskning med sikkerhetsnivå på 95 prosent.

– Det er veldig bra, men det betyr også at systemene kan bomme på 1 av 20 kuer, de som er «annerledes», sier Dalen.

Erstatter aldri mennesket

– Et omforent krav til sensorsystem i melkeproduksjonen er at de skal ha minst 80 prosent sensitivitet. Det gjør det verdt å investere i, samtidig som man må være bevisst på at mange unormale tilstander ikke blir oppdaget av sensorene alene. Robotene vil aldri bli empatiske på samme måte som oss. Det vil ikke være noe mål å erstatte bonden, men heller å hjelpe han eller henne til å ta riktige beslutninger til rett tid, befester Dalen.

Utviklingen mot teknofjøs der bonden frigjøres fra en del tung jobb, brukes av mange til å argumentere for at det er helt greit at det blir færre, men større bruk.

Gunnar Dalen er ikke enig i disse argumentene.

– Det hevdes fra ulike hold at bonden vil få langt bedre tid med ny teknologi og dermed kan ha flere dyr. Slik er det ikke uten videre. Jo flere dyr en bonde har, jo lengre tid må han bruke i fjøset. Mer jobb innebærer også større ansvar, og det kan få større konsekvenser dersom noe går galt, som hvis man får et sykdomsutbrudd i besetningen, sier han, og fortsetter:

– De viktigste endringene vi har sett over tid er at mange tunge fysiske oppgaver på gården er erstattet med enklere verktøy. Bonden bruker likevel mye tid i fjøset, bare på andre arbeidsoppgaver.

Finnes det en grense for hvor effektiv ei ku kan være?

Det er forsket mye på effektiviteten i fjøset. Ei frisk ku er den mest effektive kua, og den gir bedre økonomi for bonden. Blir kua syk, går melkeproduksjonen ned, og den kommer sjelden opp igjen til det nivået den var på før sykdommen.

Vi vet ikke sikkert i dag hvor grensen for optimal effektivitet går, men vi vet at den norske kua produserer gjennomsnittlig cirka 7800 liter melk i året, og at det har økt jevnt over mange år, sier Dalen.

– Sammenligner du effektiviteten med bilkjøring, vil det være bedre å ligge med jevn fart hele tiden enn å kjøre i rykk og napp.

Antall kilo kjøtt og melk avhenger av mange faktorer. Maten er avgjørende, siden fôret omdannes til melk. I dag er 85 prosent av fôret til kua norskprodusert.

Automatiske fôringssystemer har inntatt norske fjøs for lenge siden, og disse kan gi informasjon om hvor mye gress og kraftfôr hver enkelt ku får i seg. Samtidig forsker eksperter på kuenes promping og raping. Til sammen vil dette gi oss bedre tall på innsatsfaktorer i produksjonen og utslipp fra fjøset, og hva som skal til for å produsere kjøtt og melk på en enda mer miljøvennlig måte enn i dag.

– Målet må være å finne riktig produksjonsnivå per dyr – ikke bare mest mulig. Jeg er overbevist om at den teknologiske utviklingen vil gi store forbedringsmuligheter både for dyrene, for menneskene og for miljøet, sier Dalen.

– Robotteknologien gir både kua og bonden større frihet og en enklere hverdag.

Hjerneskannere i skolen kan avsløre elever som ikke følger med

Kanskje er deler av undervisningen så kjedelig at elevene mister interessen? Det kan man nå se på hjerneskanninger, ifølge danske forskere. Det kan også være at noen av elevene ikke klare å henge med, slik at de trenger ekstra hjelp fra læreren.

Teknologien kan på sikt brukes til å gjøre undervisningen mer personlig og hjelpe de svakeste elevene, forteller en av forskerne.

– Forestill deg at en lærer får direkte tilbakemelding fra elevenes hjerner, slik at han eller hun kan se om elevene følger med i undervisningen eller kanskje ikke kan forstå den. Det vil gjøre det mulig å drive mye mer målrettet undervisning. Det er bare én av mange bruksmuligheter, forklarer professor Lars Kai Hansen, som er leder av Cognitive Systems på DTU Compute ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Den nye forskningen er nylig offentliggjort i det vitenskapelige tidsskriftet Scientific Reports.

Teknologien er på vei

Hvis du synes hele ideen høres ut som science fiction, tar du antagelig feil. Teknologien er faktisk like rundt hjørnet.

Andreas Trier Poulsen er forsker ved Institut for Matematik og Computer Science ved DTU og står bak den nye studien.

Han forteller at det i dag foregår veldig mye arbeid innen utvikling av bærbare måleinstrumenter som kan erstatte hjelmen med elektroder som brukes til å fange opp hjernens signaler.

De nye apparatene kan plasseres i ørene. Det finnes allerede slike prototyper. Det vil ikke forstyrre elevene i undervisningen.

– Jeg tror det er realistisk med forelesningssaler der studentene har på seg apparater som måler hjerneaktiviteten, og at foreleseren får en måling av studentenes oppmerksomhet. Dermed kan de se om det er på tide med en vits eller en quiz. Samtidig kan studentene få tilbakemelding på om de andre henger med. Man kunne for eksempel forestille seg at telefonen begynner å vibrere hvis de faller ut, sier Poulsen.

Lærebøker må kanskje skrives om

Preben Kidmose er forsker ved Institut for Ingeniørvidenskab ved Aarhus Universitet i Danmark og har tidligere arbeidet for høreapparatbedriften Widex, som han blant annet har utviklet EEG-måleapparater for. Det står for «ElektroEncefaloGrafi», altså en registrering av hjernens elektriske impulser.

Kidmose har et inngående kjennskap til forskningen fra DTU. Han tror slike apparater snart vil bli mindre.

– Vi har gjennomført mange forsøk som viser at apparater i ørene gir tilsvarende resultater som EEG på hele hodet, sier Kidmose.

Han forestiller seg også at det vil åpne for nye måter for evaluering av undervisning.

– Det kunne bli et godt redskap for alle lærere. Man kan for eksempel bruke det til å se om nye didaktiske metoder virker etter hensikten. Lærere kan også bruke det til å finne ut hvilke deler av undervisningen som fungerer. Kanskje må vi skrive om lærebøkene, filosoferer Kidmose.

Undervisningstanken er foreldet

Jeppe Bundsgaard er professor ved DPU, Danmarks Institut for Pædagogik og Uddannelse ved Aarhus Universitet.

Han har hørt om den nye studien fra DTU, men tror ikke hjerneskannere er det lærerne trenger. Han mener teknologien er rettet mot en foreldet undervisningsmetode, der elevene sitter stille på en stol og hører på lærerne.

– I dag forsøker vi å la elevene delta aktivt i undervisningen. Denne nye teknologien er tilpasset undervisningen vi brukte for mange år siden, sier Bundsgaard.

Han forteller at det gjelder fra barneskolen til universitetene.

– Folk som arbeider med teknologi, vil løse problemene i undervisningen med teknologi, men her er jeg ikke enig. Vi skal bruke teknologi i undervisningen, men bare til å strukturere, produsere og kommunisere med, ikke til å finne ut om elevene følger med i en feilslått form for undervisning. Dette handler ikke om at vi mangler ny teknologi, men om å finne en undervisningspraksis som er god, mener Bundsgaard.

Hjerner fungerer likt når folk ser film

Utgangspunktet for den nye forskningen er resultater fra USA, der forskere har vist at de ved hjelp av dyre hjerneskannere kan avgjøre om personer følger med på en film eller ikke.

Når hjernen arbeider, gjør den det med elektrisk aktivitet, og det kan måles med EEG, ved at elektroder på hodet fanger opp de elektriske signalene.

Poenget er at hvis en gruppe mennesker tenker eller gjør det samme, for eksempel ser den samme filmen, vil EEG-signalene være like.

Hvis en av personene tenker noe annet enn resten, vil man kunne se det på EEG-målingene.

Satte folk til å se Hitchcock-filmer

I de amerikanske forsøkene lot forskerne en rekke forsøkspersoner se en Hitchcock-film, mens de hadde elektroder på hodet.

En annen gruppe så klipp fra Hitchcock-filmen i en vilkårlig rekkefølge, og slik at de var mer tilbøyelige til å tenke på andre ting enn selve filmen. Det var tydelig i EEG-målingene.

– Problemet har vært at disse forsøkene er med dyrt utstyr i elektrisk skjermede laboratorier. Vi har fått de samme resultatene i et klasserom med billig utstyr, sier Andreas Trier Poulsen.

Kan brukes i et klasserom

I det danske forsøket har forskerne gjenskapt resultatene av det amerikanske forsøket i et klasserom.

To grupper av ni studenter fikk billige EEG-målere på hodet, koblet til en bærbar datamaskin. Forskerne brukte den samme filmen og fikk de samme resultatene.

– Vi fikk det samme robuste signalet, sier Lars Kai Hansen, som nå vil forsøke å gjøre teknologien enda mer anvendelig.              

Referanse:

Andreas Trier Poulsen mfl: EEG in the classroom: Synchronised neural recordings during video presentation, Scientific Reports (2017), doi: 10.1038/srep43916

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.