Расшифровка эмоций свиней с помощью алгоритма машинного обучения

Исследователи впервые смогли перевести хрюканье свиней в эмоции. Международная команда из Дании, Швейцарии, Франции, Германии, Норвегии и Чехии использовала тысячи акустических записей, собранных на протяжении всей жизни свиней — от рождения до смерти. Исследование возглавляли Копенгагенский университет, ETH Zurich и Национальный исследовательский институт сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды Франции (INRAE). Результаты опубликованы в Scientific Reports.

Алгоритм для классификации эмоций

На основе более чем 7000 аудиозаписей свиней исследователи разработали алгоритм, способный определить, испытывает ли отдельная свинья положительную эмоцию («счастлива» или «возбуждена»), отрицательную («напугана» или «в стрессе») или нечто среднее. Записи собирались в широком спектре ситуаций, с которыми сталкиваются сельскохозяйственные свиньи, как положительных, так и отрицательных.

«Мы демонстрируем, что звуки животных дают большое представление об их эмоциях. Мы также доказываем, что алгоритм можно использовать для расшифровки и понимания эмоций свиней, что является важным шагом на пути к улучшению благополучия сельскохозяйственных животных», — говорит доцент Элоди Брифер.

Звуковые паттерны: от негатива к позитиву

Записи делались в коммерческих и экспериментальных условиях, связанных с определёнными эмоциями на основе поведения животных.

• Положительные ситуации: кормление поросят матерью, воссоединение с семьёй после разлуки.
• Отрицательные ситуации: разлука, драки поросят, кастрация, убой.

В экспериментальных условиях также создавались сценарии для вызова более тонких эмоций (например, арена с игрушками/едой или без них).

Анализ выявил паттерны:

• В негативных ситуациях чаще встречались высокочастотные звуки (визг, визжание).
• Низкочастотные звуки (тявканье, хрюканье) встречались как в положительных, так и в отрицательных ситуациях.
• Ключевое различие в положительных ситуациях: звуки были короче, с меньшими колебаниями амплитуды. Хрюканье начиналось на высокой частоте и постепенно снижалось.

Обученный алгоритм смог правильно классифицировать 92% звуков по соответствующей эмоции.

Применение для благополучия животных

Исследование эмоций животных — относительно новая область. Хотя психическое здоровье скота признано важным, современное благополучие животных в основном сосредоточено на физическом здоровье.

«Мы обучили алгоритм расшифровывать хрюканье свиней. Теперь нам нужен кто-то, кто захочет разработать на его основе приложение для фермеров», — отмечает Элоди Брифер.

При достаточном количестве данных метод можно адаптировать и для понимания эмоций других млекопитающих.

Ключевые факты исследования

• Проанализировано 7414 звуков от 411 свиней в разных сценариях.
• Эмоции определялись на основе естественных реакций животных на внешние стимулы, которые улучшают (положительные) или угрожают (отрицательные) их жизни.
• Типичные признаки негативных эмоций: замирание на месте, множество вокализаций, попытки побега. Признаки позитивных: исследование окружающей среды, уши направлены вперёд.
• В исследовании приняли участие 16 учёных из 6 стран.