Livestock Smart Farming e Benessere Animale

Soddisfare i requisiti di allevamento rispetto al benessere animale, è diventato (o sta diventando) un tema prioritario, sia per le aziende zootecniche, sia per quelle del settore alimentare che per i consumatori, per motivi etici e di trasparenza della stessa industria alimentare al fine di tutelare l’immagine ed attrarre investimenti.

Inoltre, l’obiettivo di garantire nel tempo ed a tutta la popolazione mondiale alimenti sani, completi e sicuri, implica sia la necessità di aumentare la produzione di cibo che quella di monitorare il ciclo di vita degli alimenti dalla produzione fino alla tavola. La possibilità di garantire la sostenibilità ambientale e l’incremento delle produzioni non potrà derivare solo dall’aumento delle superfici coltivate o dedite all’allevamento, ma anche, e soprattutto, dall’incremento della produttività unitaria. In questo contesto, l’utilizzo di nuove tecnologie che garantiscano il “food safety” e il “food security” a basso costo, diviene cruciale.

Nell’ambito del PSR Umbria “Livestock Smart Farming. Il benessere animale nei sistemi di allevamento per rispondere alle nuove sfide di mercato per i prodotti di origine animale” – misura 16.1, l’UO costituita dall’Ing. Fabrizio Frescura (Dip. Ingegneria) e dalla Dr.ssa Margherita Maranesi (Dip. Medicina Veterinaria) intende dare un contributo significativo, ma a costi contenuti, riguardante sia l’incremento della produttività unitaria di allevamenti animali tenendo in considerazione il loro benessere (ad es. bovini da latte e da carne, suini, ovi-caprini), che la certificazione di qualità del prodotto derivato, fornendo informazioni dettagliate a partire dai primi momenti della filiera produttiva. In particolare, la proposta mira a dimostrare come l’utilizzo di tecnologie emergenti, hardware e software, in grado di monitorare e supportare proattivamente le decisioni durante tutto il ciclo produttivo degli animali, possa dare benefici rilevanti in questo ambito, valorizzando il territorio umbro.

A tale scopo, risulta strategico l’utilizzo di nuove tecnologie a basso costo abilitanti gli ambienti “smart” capaci di intervenire sui principali fattori esterni tipici di un allevamento di animali destinati ad uso umano. In particolare, evoluzioni di dispositivi già esistenti e di sensori, realizzati e testati al fine di implementare un ambiente pervasivo e riflessivo per l’automatizzazione delle diverse procedure che intervengono nella normale gestione di un allevamento zootecnico (ad es. monitoraggio ambientale, distribuzione mangimi, mungitura, riproduzione, ecc..). In questo modo, ad esempio, senza interferire con le normali attività tipiche di un allevamento, il sistema smart riconosce ed interpreta alcuni dati fisiologici (ad esempio, la temperatura corporea) e comportamentali (localizzazione, estro, stato di quiete prolungata, etc.), generando allarmi, gestendo automaticamente la quantità e qualità degli alimenti da somministrare e classificando la qualità del prodotto derivato.

I dati provenienti dai vari sensori sono analizzati in tempo reale mediante algoritmi di “machine learning” e “artificial intelligence”, con l’obiettivo di individuare istantaneamente le “anomalie” sia puntuali (capi singoli) che su gruppi di capi (insorgenza e sviluppo di epidemie o stati di patologia in via di diffusione).

Le anomalie individuate in modo automatico e non supervisionato sono prontamente comunicate dal sistema informatico al personale veterinario, assieme ai dati utili al consolidamento e conferma dell’anomalia ed alla conseguente definizione delle strategie operative e sanitarie volte all’eliminazione o al contenimento delle stesse.

Lo sviluppo di queste tecnologie consentirà, in definitiva, di ottenere informazioni importanti per la sorveglianza delle patologie, sulla fisiologia e sul benessere animale, con tempi di reazione e accuratezza impensabili negli approcci tradizionali, rendendo più semplice il management dell’allevamento. Un siffatto sistema prevede sfide tecnologiche impegnative come: l’integrazione e l’interoperabilità di dispositivi di identificazione e sensoristici differenti fra loro, la capacità di gestire dati eterogenei sfruttando un’interpretazione semantica attraverso l’utilizzo di architetture sviluppate ad hoc e la possibilità di far ereditare le informazioni contenute tipicamente in un sistema di cartella zootecnica digitale dell’animale, tale da prendere in considerazioni le variabili produttive e riproduttive etc., con il sistema di tracciabilità dei prodotti derivati o trasformati al fine di garantire un e-pedigree che possa essere interrogato dai responsabili delle produzioni animali, dai responsabili della sanità animale e anche dal consumatore, senza alcuna interruzione nella filiera.

Uno degli elementi innovativi di questa proposta progettuale riguarda la realizzazione e la sperimentazione di nuovi sensori integrati capaci di fornire non solo un ID quando interrogati, ma anche informazioni aggiuntive, come parametri biologici. Il maggior beneficio si avrebbe se si riuscisse ad impiantare negli animali in allevamento questi transponder passivi (o comunque a basso consumo) in modo poco invasivo. Questi sensori integrati saranno concepiti per soddisfare le esigenze di un tracking intelligente degli animali nell’ambito di una cosiddetta “smart farm”. Nella realizzazione del sensor tag da impiantare negli animali si dovrà porre particolare attenzione alla biocompatibilità ed alle dimensioni, per permetterne l’impianto sottocutaneo in modo da non influenzare negativamente il benessere dello stesso animale.

Un ulteriore campo di ricerca è stato individuato nell’utilizzo di termo-camere, sensori acustici e altri sensori, le cui informazioni siano analizzate mediante appositi algoritmi di “computer vision” e “data fusion”. Questo approccio può essere adottato sia in combinazione con i sensori biometrici, per aumentarne la precisione, sia in modo autonomo, per quelle applicazioni in cui l’uso del sensore impiantato non è ritenuto praticabile per considerazioni di natura biologica o economica.

Nel lavorare con le aziende alimentari, l’obiettivo è mettere il benessere degli animali al centro dell’azienda di allevamento attraverso un percorso di continuo miglioramento, che tenga conto delle diverse esigenze e priorità, come quelle di generare e progettare sistemi d’allevamento maggiormente rispettosi degli animali.

Autori: 

Margherita Maranesi (+), Giuseppe Baruffa (++), Fabrizio Frescura (++).

(+) Dipartimento di Medicina Veterinaria, (++) Dipartimento di Ingegneria.

Università degli Studi di Perugia