客观日本

利用AI预测蓝鳍金枪鱼卵孵化率,通过筛选降低养殖成本

2021年02月04日 农林牧渔

日本横滨市立大学的寺山慧副教授等人组成的研究团队开发出了利用人工智能(AI)高精度预测蓝鳍金枪鱼卵孵化情况的技术。通过只培育容易孵化的鱼卵,可以高效生产鱼苗,能降低不依赖天然资源的“完全养殖”的生产成本。今后计划提高精度,并研究该技术能否用于其他鱼种。

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孵化后的蓝鳍金枪鱼在图中的水槽中饲养40天左右。妥善管理水温和光照强度(图片由水产研究与教育机构的玄浩一郎提供)

完全养殖是指从人工养殖的雌鱼体内采卵孵化,生产养殖用鱼苗的机制。这种方法在真鲷和比目鱼身上已经取得成功,有助于在防止天然渔业资源枯竭的同时,实现鱼类的稳定供应。

蓝鳍金枪鱼也成功实现了完全养殖,但鱼卵中能成长为成鱼并向市场供货的只有0.1%左右,与其他鱼种相比效率比较低。原因之一是鱼卵孵化的概率不稳定。孵化率低时只有50%左右,平均孵化率也仅70~80%。即使成功孵化,还会有很多鱼苗没能长大就死亡,因此需要开发一种能在孵化前预测生长情况的方法。

研究团队用显微镜拍摄了刚刚产下的约300个蓝鳍金枪鱼卵,并利用深度学习(AI的一种)分析了图像。通过让AI学习哪些卵已经孵化,然后测量孵化预测精度,发现能以86%左右的概率准确预测。预测准确率超过了经验丰富的养殖研究人员(72%)。

另外还发现,预测系统主要着眼于鱼卵的轮廓和卵中心的油球周围的细胞质形状等进行判断。与经验丰富的研究人员的判断依据不矛盾。

此外,还预测了刚刚孵化后的仔鱼的易存活性。易存活性是根据其中部分仔鱼在不吃饲料的情况下的存活天数来确定的。AI根据鱼卵图像预测了“连续5天以上不进食能否存活”,正确率高达约80%。

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准确预测了易孵化性的鱼卵示例(上图)。研究发现,AI是根据图像中鱼卵中心的油球周围的细胞质形状等进行预测的(下图)=图片由横滨市立大学提供

研究团队预测,利用该预测技术可以降低鱼卵和仔鱼的养殖成本。鱼卵需要2天左右的时间孵化,仔鱼约在水槽中养殖40天。水温要保持在26度左右,还需要管理光照强度。例如,如果利用孵化预测技术预测到某一天产下的大量鱼卵的一部分孵化率比较低,则可以视为这一天产下的鱼卵的整体孵化率也比较低,因此可以放弃人工孵化,降低管理成本。反之,如果预测是容易存活的鱼卵,则可以高效投喂饲料等,精心进行管理。

孵化率因产卵日而异的原因尚不清楚。熟悉金枪鱼养殖的日本水产研究与教育机构金枪鱼养殖部长玄浩一郎介绍说:“刚开始产卵后以及向鱼塘中投放新的雌鱼时,鱼卵质量可能会下降”。如果能查清原因,有望进一步提高效率。

日文:尾崎达也,《日经产业新闻》,2021年1月19日
中文:JST客观日本编辑部