برای قرن‌ها، اسب‌ها همراه انسان‌ها بوده‌اند؛ در مزارع، ورزش، درمان و حتی در جنگ. آن‌ها وزن ما را حمل می‌کنند، به سیگنال‌های ما واکنش نشان می‌دهند و با حرکات ظریف پاسخ می‌دهند. اما یک کار را نمی‌توانند انجام دهند: صحبت کردن.
اسب‌ها ناراحتی خود را از طریق حالت بدن، تنش عضلانی یا نحوه راه رفتنشان نشان می‌دهند. با این حال، اگر شما یک کارشناس حرفه‌ای نباشید، به‌راحتی این نشانه‌ها را از دست می‌دهید. اما چه می‌شود اگر هوش مصنوعی بتواند به اسب‌ها صدا بدهد – نه با کلمات، بلکه از طریق داده‌های حرکتی؟
این دقیقاً همان چیزی است که تیمی از پژوهشگران سوئدی در حال انجام آن هستند. آن‌ها با استفاده از ترکیب یادگیری ماشینی و تصاویر مصنوعی، مدلی از هوش مصنوعی ساخته‌اند که می‌تواند زبان بدن اسب را به صورت سه‌بعدی تفسیر کند.
این سیستم پیشرفته که Dessie نام دارد، ممکن است شیوه تشخیص درد یا بیماری در حیواناتی را تغییر دهد که قادر به بیان مشکلات خود نیستند.
چرا خواندن زبان بدن اسب‌ها دشوار است؟
محدودیت‌های معاینه‌های سنتی دامپزشکی
دامپزشکان غالباً در معاینات بالینی به نشانه‌های بصری تکیه می‌کنند. اما حرکاتی که نشان‌دهنده درد هستند، اغلب بسیار ظریف‌اند و ممکن است به‌اشتباه تعبیر شوند.
رفتارهای حرکتی گمراه‌کننده
اسب‌ها ممکن است برای کاهش فشار درد، وزن را به یک اندام خاص منتقل کرده، توزیع وزن بدن را تغییر دهند یا کمی حالت ایستادن خود را عوض کنند. این تغییرات می‌توانند نشانه‌هایی از مشکلات ارتوپدی، ناراحتی‌های رفتاری یا علائم اولیه آسیب باشند.
ابزارهای تشخیص سنتی مانند اشعه ایکس یا MRI معمولاً زمانی آسیب را نشان می‌دهند که دیگر دیر شده است. هدف Dessie، شناسایی زودهنگام نشانه‌ها با کمک به درک دقیق‌تر زبان بدن اسب است.
مدل سه‌بعدی از حرکت: چگونه کار می‌کند؟
از ۲ بعد به ۳ بعد با هوش مصنوعی
مدل Dessie تصاویر دوبعدی را به نمایش‌های سه‌بعدی از شکل، وضعیت و حرکت اسب تبدیل می‌کند – آن هم به‌صورت بلادرنگ. این کار صرفاً برای تجسم نیست، بلکه نوعی ترجمه یک زبان فیزیکی، بی‌کلام و عمیقاً بیانگر است.
تشخیص الگوهای حرکتی با یادگیری تفکیک‌شده
یادگیری تفکیک‌شده چیست؟
Dessie با استفاده از یک روش خاص از یادگیری ماشینی به نام «یادگیری تفکیک‌شده» آموزش دیده است. در مدل‌های سنتی، اطلاعاتی مانند حالت بدن، شکل، پس‌زمینه و نورپردازی همگی با هم ترکیب می‌شوند که باعث سردرگمی مدل می‌شود.
در یادگیری تفکیک‌شده، هر ویژگی به‌صورت جداگانه تحلیل می‌شود: شکل در یک قسمت، حالت بدن در قسمت دیگر، و نویزهای پس‌زمینه نادیده گرفته می‌شوند.
نتیجه؟ بازسازی دقیق و قابل اعتماد
این روش باعث می‌شود بازسازی سه‌بعدی مدل Dessie نه‌تنها دقیق بلکه بسیار قابل اعتماد باشد. پژوهشگران اکنون می‌توانند الگوهای حرکتی را بدون تأثیر عوامل محیطی بررسی کنند.
هدویگ شل‌استروم، استاد بینایی کامپیوتری در مؤسسه سلطنتی فناوری KTH سوئد می‌گوید:
«Dessie نخستین نمونه استفاده از یادگیری تفکیک‌شده در مدل‌های حرکتی سه‌بعدی غیرانسانی است.»
بدون نیاز به تجهیزات گران‌قیمت
یکی از مزایای بزرگ Dessie این است که به دوربین‌های پیشرفته یا سنسورهای خاص نیاز ندارد. این سیستم حتی با فیلم‌برداری ساده از یک دوربین معمولی نیز کار می‌کند. این قابلیت فرصت‌هایی جدید برای کلینیک‌های روستایی، پرورش‌دهندگان و محققانی ایجاد می‌کند که دسترسی به تجهیزات گران‌قیمت ندارند.
تشخیص حرکت در نژادهای مختلف اسب
ساخت موتور داده مصنوعی: DessiePIPE
برای آموزش Dessie، به حجم زیادی از تصاویر اسب نیاز بود. اما جمع‌آوری تصاویر واقعی از اسب‌ها در حالت‌ها، نورها و نژادهای مختلف کار سختی است. به همین دلیل تیم تحقیقاتی یک موتور داده مصنوعی به نام DessiePIPE توسعه داد.
این موتور با استفاده از مدل‌های سه‌بعدی و بافت‌های مصنوعی تولیدشده توسط هوش مصنوعی، تصاویر بی‌پایانی از اسب‌ها تولید می‌کند. این تصاویر رفتارهایی مانند راه رفتن، خوردن، بلند شدن یا استراحت کردن را در شرایط مختلف نور و پس‌زمینه شبیه‌سازی می‌کنند.
آموزش دقیق با مقایسه‌های کوچک
حتی جفت‌تصاویری تولید می‌شوند که تنها در یک ویژگی تفاوت دارند (مثلاً شکل یا حالت)، تا Dessie به کوچک‌ترین تفاوت‌ها حساس شود. این آموزش باعث می‌شود مدل بتواند به‌خوبی به محیط‌های جدید نیز واکنش نشان دهد.
ردیابی درد در اسب‌ها با داده‌های سه‌بعدی
ترجمه درد به داده دیجیتال
درد در اسب‌ها اغلب به صورت تغییرات ظریف در حالت ایستادن یا راه رفتن ظاهر می‌شود. Dessie این علائم را به داده‌های سه‌بعدی قابل تحلیل تبدیل می‌کند.
الین هرنلوند، استاد ارتوپدی دامپزشکی در دانشگاه SLU می‌گوید:
«اسب‌ها حیواناتی قدرتمند اما حساس‌اند و با زبان بدنشان به ما می‌گویند که چه حسی دارند. وقتی راه رفتن آن‌ها را بررسی می‌کنیم، می‌توانیم متوجه شویم که آیا فشار درد را به اندام دیگر منتقل می‌کنند یا نه.»
با Dessie، این الگوها قابل اندازه‌گیری، مدل‌سازی و مقایسه دقیق هستند. حتی می‌توان داده‌های حرکتی را ذخیره کرده، در طول زمان بررسی کرد یا بین کلینیک‌ها به اشتراک گذاشت.
عملکرد بی‌نظیر با داده‌های واقعی
اگرچه Dessie عمدتاً با داده‌های مصنوعی آموزش دیده، اما در تصاویر واقعی نیز عملکردی عالی دارد. تنها با ۱۵۰ تصویر واقعی برچسب‌خورده، مدل به‌خوبی از مدل‌های پیشرفته دیگر پیشی گرفت.
در آزمون‌های تشخیص نقاط کلیدی بدن اسب، Dessie دقت بالاتری نسبت به مدل‌هایی مانند MagicPony یا Farm3D داشت. همچنین در پیش‌بینی شکل بدن و حرکت، عملکرد بهتری داشت – که برای شناسایی مشکلاتی مانند لنگی یا عدم تقارن عضلانی ضروری است.
فراتر از اسب‌ها: آینده‌ای برای دیگر حیوانات
کاربردهای گسترده‌تر در حیات‌وحش و دامپروری
معماری Dessie به‌گونه‌ای طراحی شده که قابل‌تعمیم به حیواناتی چون گورخر، گاو یا گوزن نیز هست. حتی اگر مدل مستقیماً روی این حیوانات آموزش ندیده باشد، باز هم می‌تواند آن‌ها را بازسازی کند.
این موضوع دریچه‌ای به سوی کاربردهای گسترده‌تر در رفاه حیوانات، تحقیق و حفاظت از گونه‌های در خطر انقراض باز می‌کند – تنها با استفاده از عکس‌ها و ویدیوها، بدون نیاز به مداخلات تهاجمی.
حتی در تصاویر هنری مانند نقاشی‌ها و کارتون‌ها نیز مدل می‌تواند بازسازی سه‌بعدی دقیقی ارائه دهد؛ که نشان از توانایی مدل در تشخیص ویژگی‌های اصلی دارد.
محدودیت‌ها و چشم‌اندازهای آینده
چالش‌ها و توسعه‌های آتی
Dessie هنوز محدودیت‌هایی دارد – مانند عملکرد ضعیف در تصاویر دارای بیش از یک اسب یا شکل‌هایی که در داده‌های آموزشی وجود نداشته‌اند. برای رفع این مشکل، تیم تحقیقاتی در حال بررسی مدل جدیدی به نام VAREN با تنوع شکلی بیشتر است.
آن‌ها همچنین به دنبال گسترش پایگاه داده‌های تصویری هستند و از پرورش‌دهندگان در سراسر جهان خواسته‌اند که تصاویر نژادهای خود را ارسال کنند تا مدل بتواند تفاوت‌های نژادی، ویژگی‌های حرکتی ژنتیکی و نیازهای درمانی خاص را بهتر درک کند.
ترجمه حرکت به زبان دیجیتال: پایانی بر سکوت حیوانات
Dessie به اسب‌ها زبان جدیدی یاد نمی‌دهد؛ بلکه به ما کمک می‌کند زبانی را بفهمیم که همیشه وجود داشته. با تبدیل حرکت به صدای دیجیتال، این هوش مصنوعی راه ارتباطی میان انسان و حیوان را دقیق‌تر و عاطفی‌تر می‌سازد.
این گامی است به سوی آینده‌ای که در آن حیوانات می‌توانند بیشتر با ما صحبت کنند – آینده‌ای که حرکاتشان حامل معنایی عمیق هستند و علم به ما کمک می‌کند آن‌ها را بشنویم.
برای اسب‌ها – و شاید دیگر حیوانات – سکوت ممکن است بالاخره به پایان برسد.
