Tương Lai Thủy Sản Việt Thế Hệ Mới, Level Mới: Hệ thống siêu âm theo dõi hành vi của cá

Tổng quan về nuôi cá hồi trên lồng biển xa bờ

Nuôi cá hồi trên biển là một phương pháp nuôi trồng thủy sản công nghệ cao phổ biến, đặc biệt ở các nước châu Âu. Cá hồi được nuôi trong các lồng lớn ngoài biển khơi, với điều kiện nuôi gần giống môi trường sống tự nhiên của chúng.

Lồng cá có kích thước lớn, với chu vi lên tới 160 mét và độ sâu 50 mét, chứa khoảng 100.000-200.000 con cá mỗi lồng. Mỗi lồng được trang bị thiết bị hiện đại như cảm biến đo môi trường nước, máy cho ăn tự động, camera ghi nhận thức ăn thừa và camera đo kích thước cá. Kỹ sư trạm nuôi thường dựa trên các thông số đo được từ các cảm biến và camera để ra quyết định về việc điều chỉnh thức ăn, sử dụng thuốc/ hoá chất, vệ sinh, thu hoạch ...

Thách thức

Tuy nhiên, hệ thống quan sát bằng camera vẫn còn nhiều hạn chế và chưa đưa ra được các cảnh báo kịp thời cho các kỹ sư về tình hình sức khỏe của bầy cá. Nguyên nhân là do cá sống dưới nước đục (do tảo hoặc vật chất cơ lơ lững) nên rất khó để camera quan sát. Hơn nữa, số lượng cá trong một lồng rất lớn, làm việc giám sát trở nên phức tạp. Ngoài ra, cá không có các biểu hiện rõ ràng khi chúng bị khó chịu như các thú có vú, chẳng hạn như biểu cảm khuôn mặt, âm thanh hoặc ngôn ngữ cơ thể dễ hiểu.

Do đó, khi các dấu hiệu bất thường về sức khỏe được phát hiện thường chậm trễ hơn, làm giảm hiệu quả của các biện pháp điều trị.

Giải pháp

Để khắc phục khó khăn đó, hai nhà khoa học Sunil Kadri và Johannes Kvam đã đưa ra giải pháp Hydroacoustics (hay còn gọi là thuỷ âm hay siêu âm dưới nước). Hệ thống này sử dụng âm vang từ túi khí của cá để xác định vị trí từng con cá trong nước, cho phép theo dõi hành vi của cả đàn suốt 24/7. Khi kết hợp với công nghệ học sâu (deep learning), hệ thống này có thể phát hiện các hành vi bơi lội đặc trưng của bầy cá đối với các tác nhân cụ thể, với tính năng này, hệ thống có tiềm năng lớn trong việc:

- Theo dõi trạng thái an sinh (phúc lợi) ở mức độ quần thể

- Dự đoán sớm các bệnh tật và các tác nhân gây stress

Sau quá trình thử nghiệm, đây là các kết quả nhận thấy từ hệ thống siêu âm:

Hành vi bình thường của cá hồi

- Vào ban đêm, cá hồi thường phân tán đều khắp lồng.

- Ban ngày, chúng lặn xuống đáy lồng để tránh nắng nóng.

- Khi cho ăn, một phần cá sẽ trồi lên mặt nước để bắt mồi.

Các nhà khoa học đã ghi nhận các hành vi bơi lội này làm chuẩn mực, và những hành động bất thường được coi là dấu hiệu xấu cho đời sống của đàn cá. Hành vi này, kết hợp với các chỉ số môi trường và sự tiêu thụ thức ăn, tạo ra một hệ thống đánh giá An sinh (Fish Welfare Score), điểm số này được theo dõi liên tục trên máy tính để kỹ sư có một cái nhìn tổng quan về bầy cá.

Hành vi của đàn cá sau khi bị stress

Trong quá trình nghiên cứu, một đợt phun thuốc diệt ký sinh trùng (tác nhân gây stress) đã được tiến hành. Sau đó, các chỉ số An sinh có những biến động thú vị: mức độ hoạt động thay đổi, phân bổ đàn cá không theo quy luật ngày đêm, sức ăn và phản xạ với thức ăn giảm mạnh. Ngoài ra, mức độ ảnh hưởng và hồi phục của cá khác nhau giữa các lồng. 

Cảnh báo khi hành vi bất thường nghiêm trọng

Khi hệ thống ghi nhận biến động mạnh trong hành vi bơi lội của cá, điều này cho thấy cá đang bị stress do một vấn đề chưa rõ nguyên nhân. Trong quá trình nghiên cứu, có hai đợt cảnh báo quan trọng khi:

- Một con cá ngừ (loài ăn săn mồi) lọt vào lồng nuôi.

- Máy cho ăn bị lỗi, cho ăn lượng gấp 10 lần bình thường.

Cả hai sự cố này xảy ra vào cuối tuần, khi kỹ sư và camera không phát hiện được. Chỉ có hệ thống siêu âm theo dõi hành vi là phát hiện được sớm nhất.

Nhờ vào những kết quả này, công nghệ siêu âm đã chứng minh được khả năng giám sát và phát hiện sớm các vấn đề liên quan đến sức khỏe của bầy cá, giúp cải thiện hiệu quả quản lý và chăm sóc cá nuôi.

Hướng áp dụng cho Việt Nam

Hiện tại, Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp đã triển khai nghiên cứu ứng dụng AI để phân tích hình ảnh bề mặt nước thu được từ camera ESP42-CAM trong ao nuôi cá tra, nhằm đánh giá điều kiện sống của cá. Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực dự đoán chất lượng nước (bao gồm thành phần tảo, độ đục...) dựa trên màu sắc của nước, đồng thời đánh giá sức khỏe cá thông qua các hành vi bơi lội và ăn uống.

Hydroacoustic, deeplearning, AI có thể là hướng đi để giám sát trong các ao nuôi tôm/cá, cảnh báo sớm dịch bệnh và sử dụng nguồn tài nguyên (thức ăn, thuốc, hoá chất,…) hiệu quả hơn cho ngành nuôi trồng thuỷ. Trong tương lai gần, chúng ta có thể phát triển một hệ tương tự nhưng phù hợp hơn với điều kiện thời tiết nhiệt đới và chi phí hợp lý cho các trang trại tôm/cá tại Việt Nam.

Tương Lai Thủy Sản Việt: Thế Hệ Mới, Level Mới là cuộc thi viết được tổ chức bởi Tép Bạc. Đây là cơ hội để các bạn sinh viên tự do thể hiện mọi góc nhìn và ý tưởng trong ngành thủy sản.

Tác phẩm xuất sắc 05: Hệ thống siêu âm theo dõi hành vi của cá - Sinh viên Nguyễn Bảo Khang (Trường Thủy Sản - Trường Đại học Cần Thơ) 

BÌNH CHỌN cho Tác Phẩm Xuất Sắc 05 bằng cách thả tim ngay cuối tác phẩm!