Các nhà nghiên cứu Israel đã phát triển một hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) có khả năng "lắng nghe" âm thanh của cá khi ăn, từ đó xác định theo thời gian thực xem cá đang đói, no hay rơi vào trạng thái căng thẳng.

Công nghệ này tập trung vào một trong những khía cạnh quan trọng và khó kiểm soát nhất trong nuôi trồng thủy sản là quản lý thức ăn. Điều này được kỳ vọng sẽ giảm đáng kể chi phí sản xuất, đồng thời giảm thiểu tình trạng ô nhiễm nguồn nước.

Nghiên cứu này được thực hiện phối hợp bởi Trung tâm Nuôi trồng Thủy sản Biển Quốc gia tại Eilat, Israel và Viện Công nghệ Technion – Israel.

Nhóm nghiên cứu đã triển khai các thiết bị thu âm dưới nước trong bể nuôi nhằm thu thập tín hiệu âm thanh được tạo ra khi cá ăn, sau đó phân tích dữ liệu bằng các thuật toán máy học.

Khác với các phương pháp truyền thống vốn dựa vào trọng lượng cá và lịch cho ăn cố định, hệ thống này có thể đưa ra phán đoán dựa trên hành vi thực tế của cá trong từng thời điểm cụ thể.

Trong thí nghiệm trên cá tráp đầu vàng (Sparus aurata), các nhà nghiên cứu lần đầu tiên xác định được một "âm thanh cắn" đặc trưng, được tạo ra khi cá đớp vào thức ăn dạng viên.

Đáng chú ý, ngay cả khi có sự hiện diện của các tiếng ồn nền phức tạp như tiếng máy bơm nước, tiếng tàu bè qua lại và tiếng nước chảy, hệ thống vẫn có thể lọc bỏ hiệu quả các tín hiệu gây nhiễu và tách chiết âm thanh ăn uống một cách chính xác.

Dựa trên kết quả phân tích, hệ thống có thể xác định trạng thái của cá trong thời gian thực và phân loại thành ba mức: đói, no hoặc đang căng thẳng, từ đó cung cấp cơ sở dữ liệu để đưa ra quyết định cho ăn chính xác.

Đối mặt với "vấn đề thức ăn" trong nuôi trồng thủy sản

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng, kiểm soát thức ăn là khía cạnh biến động và dễ gây lãng phí tài nguyên nhất trong nuôi trồng thủy sản. Hiện nay, hầu hết các trang trại vẫn dựa vào ước tính trọng lượng và lịch trình cố định. Phương pháp này khó phản ánh chính xác nhu cầu thực tế của vật nuôi và dễ dẫn đến hai hệ lụy:

- Thứ nhất: Việc cho ăn quá mức khiến lượng thức ăn dư thừa chìm xuống đáy và phân hủy, giải phóng nitơ amoni và phốt pho, làm trầm trọng thêm hiện tượng phú dưỡng nguồn nước, thậm chí gây ra tình trạng thiếu oxy cục bộ và tảo nở hoa. Mặt khác, chi phí thức ăn thường chiếm tới 50% – 60% tổng chi phí vận hành.

- Thứ hai: Cho ăn không đủ khiến cá bị đói và stress kéo dài, dẫn đến tốc độ tăng trưởng chậm, hệ miễn dịch suy yếu và nguy cơ mắc bệnh tăng cao.

Bằng cách theo dõi âm thanh ăn mồi theo thời gian thực, hệ thống sẽ tự động ngừng cấp thức ăn khi tần suất âm thanh giảm dần. Các nhà nghiên cứu tin rằng điều này giúp quá trình cho ăn đạt trạng thái "tối ưu", vừa giảm lãng phí vừa đảm bảo sức khỏe cho đàn cá.

Không chỉ dành cho cá

Nhóm nghiên cứu cho biết phương pháp dựa trên âm học và AI này có khả năng ứng dụng rộng rãi, không chỉ giới hạn ở các loài cá.

Các thử nghiệm sơ bộ cho thấy hệ thống AI đã có khả năng nhận diện các tín hiệu âm thanh liên quan đến hành vi tấn công và dấu hiệu stress trong nuôi tôm để giám sát hành vi theo thời gian thực.

Trong nghiên cứu về nhuyễn thể (động vật thân mềm), các nhà khoa học cũng đã xác định được âm thanh phát ra khi vỏ khép lại. Những tín hiệu này có thể được sử dụng để đánh giá mức độ căng thẳng và tác động của các thay đổi môi trường. Các kết quả nghiên cứu liên quan cũng sẽ được trình bày tại hội nghị chuyên ngành sắp tới.

Nhóm nghiên cứu tin rằng phương pháp giám sát dựa trên âm thanh này cung cấp một giải pháp có khả năng mở rộng, tự động hóa với chi phí hợp lý; giúp tối ưu hóa việc quản lý thức ăn đồng thời cung cấp một công cụ mới để theo dõi phúc lợi động vật thủy sản.

Với dự báo nhu cầu hải sản toàn cầu sẽ tăng khoảng 15% vào năm 2030, việc tăng sản lượng song hành với kiểm soát tác động môi trường đã trở thành bài toán sống còn của ngành. Công nghệ từ Israel mang đến một hướng tiếp cận mới: nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và giảm áp lực lên hệ sinh thái biển thông qua dữ liệu và các hệ thống thông minh.