Computación Aplicada A La Ganadería
"¿Se puede saber cuánta leche voy a obtener de una vaca con sólo una imagen? Ahora sí se puede y todo es gracias a la inteligencia artificial. En función a la producción de leche una empresa puede controlar el stock que tendrá entre otros beneficios."
La ganadería es una actividad que siempre ha estado presente en la sociedad, siendo uno de los pilares principales de nuestra economía. Esta actividad comenzó a desarrollarse a principios del siglo XV, y alrededor de ella se fueron construyendo grandes industrias. Con el tiempo, y de forma empírica, se observó que había animales que producían más que otros y que se podían obtener generaciones de grandes productores. Esto hizo que la economía que rodeaba la ganadería viviera un cambio drástico. Debido al interés, no solo económico, sino también científico, se empezó a estudiar el porqué de esta diferencia de producción en animales de la misma familia. La respuesta se encontraba en lo que ahora conocemos como genes. Sin embargo, antes de que se conociera esto, muchas familias de ganaderos habían conseguido hacer una selección de las mejores crías a simple vista, por lo que se concluyó que no todo se encontraba en ese grupo de genes, es decir el genotipo, sino que las características morfológicas del animal, o fenotipo, también tenían su importancia. En la actualidad, tras haber identificado los genes y el fenotipo relacionados con la capacidad de producir de un animal, el mundo de la ganadería ha evolucionado. Sin embargo, todavía queda mucho por descubrir y sigue siendo objeto de estudio de muchos grupos de investigación.
Partiendo de esa relación entre el genotipo y el fenotipo, las industrias ganaderas pueden estudiar a priori cómo va a ser la tasa de producción de su futuro ganado. Esto se puede abordar desde dos vías, principalmente. Por un lado, se puede estudiar el genotipo de los animales. Esta es la técnica que se ha estado usando durante mucho tiempo. Sin embargo, su coste es elevado y se tarda en obtener resultados. Además, con esta vía no se puede tener en cuenta el efecto que tiene el ambiente en dicha producción, un factor que es muy importante.
Imagen creada por Andrea Morales Montes
Por otro lado, tenemos el análisis fenotípico del animal. Esto se ha estado haciendo incluso antes de ese estudio de los genes, pero de forma cualitativa. Es necesario dar un paso más, hacerlo de forma cuantitativa. Es precisamente esto lo que ha estudiado el Dr. Miguel Pérez-Enciso, profesor de la Universidad Autónoma de Barcelona e investigador del ICREA (Institut Català de Recerca i Estudis Avançats), quien junto a su equipo de investigación ha desarrollando una herramienta computacional que han denominado DeepAPS. El método se basa en el estudio de imágenes del animal (en este caso se centran en la industria láctea) y a partir de las mismas se puede extraer información sobre su tasa de producción a partir de su fenotipo. Esta vía de estudio permite obtener resultados de forma rápida, autómata y barata, y ha dado pie a la publicación de un interesante artículo en la revista Frontiers in Genetics.
La forma de saber la capacidad productora del ganado es muy sencilla. Primero se coge una imagen del animal (Fig. 1A), usando para ello bases de datos hasta recoger un total de 1.819 imágenes. El primer paso que hay que hacer es separar el animal del fondo donde se encuentra de forma autómata. Esto se consigue usando un algoritmo de Deep-learning, conocido como Mask R-CNN, para determinar cuál es el área de interés, es decir, dónde se encuentra el animal dentro de la imagen, y después se genera una capa que separa el objeto del fondo (Fig. 1B-E). Una vez que se ha conseguido esto, se define el contorno del animal (Fig. 1F) y unas coordenadas de interés (Fig. 1G), es decir, varios puntos del contorno importantes para determinar el fenotipo productor del animal. Esto va a permitir definir la anatomía del animal mediante el cálculo de las distancias entre estos puntos determinados.
Imagen extraída del artículo Nye, J., Zingaretti, L. M & Pérez-Enciso, M. (2020).
Una vez obtenidas las características anatómicas del animal, se construye una matriz dónde se relaciona el fenotipo con la heredabilidad de un caracter. Para ello, es necesario extraer información sobre el pedigrí del animal.
En conclusiónDocumentación y Reseña
Andrea Morales Montes para My Scientific Journal
08/09/2020
08/09/2020
Andrea Morales MontesRedactora My Scientific Journal
Graduada en Bioquímica