Opsiynau robotig ar gyfer atal adar

Mewnwelediadau Allweddol

• Mae dulliau robotig awtonomaidd o atal adar yn lleihau’r angen am lafur ac yn gwella effeithiolrwydd trwy symudiadau ar hap, ymddygiad addasol, a dulliau dychryn amlsynhwyraidd.
• Gall systemau gweledol, acwstig a radar sydd wedi'u pweru gan AI ganfod ac adnabod rhywogaethau adar yn gywir, sy’n caniatáu inni dargedu’r ataliad a hynny mewn modd sy’n sensitif i’r amgylchedd.
• Mae uwch systemau fel Robotfalcon, technolegau laser addasol, a robot "Bwgan" Prifysgol Aberystwyth yn dangos potensial cryf ond maen nhw’n dal i wynebu heriau gan gynnwys bod yr adar yn dod i arfer â nhw, cyfyngiadau’r tywydd, a dibynadwyedd hirdymor.
• Efallai mai dulliau dysgu peirianyddol sy'n addasu patrymau ataliol yn barhaus sy’n cynnig yr ateb gorau yn y dyfodol at reoli adar yn gynaliadwy ac yn effeithiol mewn amaethyddiaeth.

Y Broblem

Yn fuan iawn ar ôl i amaethyddiaeth ymddangos am y tro cyntaf, yn arbennig datblygiadau mewn amaethyddiaeth âr, cododd problem difrod gan adar, fel y dangosir gan y doliau gwellt ar siâp dynol sy'n dyddio'n ôl i'r hen Aifft ac a gafwyd ar lannau ffrwythlon afon Nîl. Yn sicr nid problem newydd felly, ond un gymhleth sydd wedi rhychwantu miloedd o flynyddoedd. Gall adar greu effaith arwyddocaol trwy gydol cylch y cnwd, ond mae cyfnod y difrod a'r cyfnodau sy’n agored i niwed yn amrywio yn ôl rhywogaeth yr adar a’r cnwd sy'n golygu y gall gwahanol rywogaethau adar effeithio ar gnwd ar wahanol gyfnodau yn y cylch tyfu. Yn anuniongyrchol, gall adar hefyd beri risg o ran diogelwch bwyd, trosglwyddo clefydau a niweidio seilwaith y fferm. Mae’r ysbeilio hefyd yn lleol iawn, gyda rhai ffermydd yn gweld colledion difrifol yn sgil heidiau mawr o adar ac eraill yn gweld fawr ddim, gan amrywio o flwyddyn i flwyddyn. Yn bwysig iawn,

mae gan adar y gallu gwybyddol i addasu ac felly dod i arfer â'u hamgylchedd, fel arfer dros ddyddiau ond weithiau o fewn oriau ar ôl i ysgogiad brawychus gael ei gyflwyno, sy’n ei wneud yn aneffeithiol. Yn hyn o beth, mae robotiaid awtonomaidd yn rhagori, am eu bod yn gallu symud o gwmpas y maes ar hap, heb fod angen mewnbwn dynol, gan ddychryn yr adar drwy ddefnyddio amrediad eang o ataliadau.

Canfod yr Adar

Yr her gyntaf mewn systemau awtonomaidd yw canfod yr adar yn gywir ac yn ddibynadwy. Mae’r dulliau canfod allweddol yn cynnwys eu tracio â radar, monitro acwstig ac adnabod drwy weld. Cafodd system sy'n seiliedig ar weld ac sy'n defnyddio AI ei datblygu i ddychryn adar i ffwrdd o feysydd awyr a lleihau'r risg bod adar yn taro awyrennau. Cafodd y system ei hyfforddi drwy ddefnyddio amrediad eang o ffotograffau a chyflawnodd gywirdeb cyfartalog cymedrig o 72% (hyd at 100%) gan wneud yn well yn gyson na systemau confensiynol sy’n canfod symudiadau, yn enwedig mewn tywydd heriol fel niwl neu olau isel. Mae modelau dysgu dwfn arbenigol hyd yn oed yn gallu gwahaniaethu rhwng rhywogaethau adar gyda hyd at 93% o gywirdeb. Mae hyn yn caniatáu i adar aflonyddgar neu ysglyfaethus gael eu hadnabod a’u hatal heb gynnwys y rhai nad ydyn nhw’n fygythiad neu sy'n fuddiol i'r cnwd. Gallai'r systemau hyn ateb y diben o amddiffyn ecosystemau yn ogystal â chnydau âr. Wrth hyfforddi system weledol, mae'n hanfodol cynnwys ystod eang o rywogaethau o adar, patrymau hedfan ac ymddygiadau a symudiadau cynrychioliadol er mwyn sicrhau’r cywirdeb a'r dibynadwyedd mwyaf posibl. Rhaid i’r systemau gael eu hyfforddi hefyd i beidio â chynnwys pethau eraill sy’n hedfan megis pryfed, ystlumod, hofrenyddion, dronau neu awyrennau.

Mae dulliau canfod acwstig yn defnyddio cyfres o feicroffonau, rhwydweithiau synwyryddion clyfar ac AI i adnabod galwadau adar sy’n bla trwy gymharu amledd y sain sy'n dod i mewn â llyfrgell o seiniau’r adar targed. Mae'r system adnabod yma yn aml yn cael ei chysylltu ag atalyddion bioacwstig, h.y. naill ai galwad ysglyfaethwr neu gri trallod rhywogaeth benodol, ill dau yn sbarduno ymateb i fygythiad. Gall y systemau fod yn gwbl awtomataidd a modiwleiddio cryfder y sain yn ogystal â symud y sain rhwng y seinyddion i roi'r argraff bod yr ysglyfaethwr wrthi’n symud. Mae'r systemau yma i'w gweld yn fwyaf cyffredin mewn meysydd awyr i leihau'r risg y bydd adar yn taro awyrennau.

Mae systemau adnabod sy'n seiliedig ar radar hefyd yn cael eu defnyddio'n gyffredin mewn meysydd awyr ac mewn ffermydd gwynt. Mae radar yn dechnoleg sydd wedi ennill ei phlwyf ac sy'n gywir iawn wrth nodi presenoldeb, lleoliad, cyflymder a maint adar, ond sy'n wael o ran adnabod rhywogaethau. Ynghyd ag AI a dysgu dwfn, mae'n dal yn offeryn effeithiol ar gyfer canfod presenoldeb adar.

Robotiaid sy'n dychryn adar

Mae gan unrhyw ddyfais robotig sawl nodwedd allweddol sy'n ei chodi uwchlaw dulliau traddodiadol:

1. Mae'n gwbl awtonomaidd, a does dim angen llafur. Mae’r dull canfod yn gwbl awtomataidd, ac mae'r ataliad yn cael ei sbarduno yn unol â hynny. Bydd robotiaid hefyd yn llywio'n ôl i'w hyb gwefru yn y nos.
2. Mae'n gweithredu ar hap yn llwyr (symud, sain, etc), sy'n lleihau gallu’r adar i ddod i arfer â hi yn sylweddol.
3. Mae’n gallu defnyddio amryw o atalyddion: gall robotiaid gael eu harfogi ag amrywiaeth enfawr o seiniau, o fioacwsteg (galwadau ysglyfaethwyr neu sgrechfeydd trallod), ergydion gwn, lleisiau dynol, etc, yn ogystal ag atalyddion corfforol fel barcutiaid, laserau a gynnau nwy. Mae hyn yn cynyddu eu heffeithiolrwydd ac yn lleihau gallu’r adar i ddod i arfer â nhw.

Mae llawer o systemau awtomataidd yn defnyddio siart llif (neu resymeg penderfynu amodol), lle bydd mewnbynnau synwyryddion yn penderfynu a yw'r ataliad yn cael ei sbarduno ai peidio. Mae hyn wedi'i symleiddio yn y diagram ar y dde; ond, lle mae dysgu peirianyddol yn rhan o’r system, mae angen i'r broses yma fod yn fwy cymhleth i helpu’r broses ddysgu.

Enghraifft dda o ddefnyddio roboteg i ddychryn adar yw Robotfalcon, er nad yw hwnnw'n awtomataidd. Cafodd y robot ei ddatblygu yng nghyd-destun adar yn taro awyrennau, ac mae'n dynwared hebog tramor o ran maint a golwg, gyda chamera wedi'i osod ar y pen ar gyfer llywio. O'i gymharu â drôn safonol, mae Robotfalcon yn clirio caeau o adar pla yn gynt, ac mae'r caeau’n aros yn glir am gyfnod hirach. Dros y cyfnod profi o 35 diwrnod, ni welwyd unrhyw adar yn dod i arfer ag e; ond, efallai na fydd hyn yn dal yn wir yn y tymor hir. Mae'r robot wedi'i gyfyngu gan yr angen am beilot proffesiynol, bywyd y batri (15 munud i bob batri) ac mae’n methu hedfan mewn glaw neu wynt cryf. Felly, er ei fod yn ateb newydd, mae'n debygol na fyddai'r Robotfalcon yn ddefnyddiol yn ymarferol.

Mae un system anghonfensiynol, awtomataidd a ddatblygwyd yn India yn defnyddio bwgan brain chwythadwy wedi’i bweru gan yr haul sy’n cael ei sbarduno gan synwyryddion symudiadau. Mae symudiadau chwifio y tiwb chwythadwy (a ddefnyddiwyd yn wreiddiol mewn hysbysebion) yn afreolaidd, sy’n ei wneud yn effeithiol wrth ddychryn adar. Yn ystod profion, mae'n debygol y byddai sŵn y gwyntyll hefyd yn cyfrannu. Mae'r ddyfais yn dal heb ei brofi yn y maes ond mae'n dangos cysyniad ymarferol, cymharol rad ac yn tynnu sylw at ddefnyddio systemau awtonomaidd ac ynni adnewyddadwy heb ddefnyddio dull brawychu wedi’i seilio ar sŵn, gan fynd i'r afael â phryderon ynghylch llygredd sŵn.

Dod i arfer â hi yw’r mater allweddol gydag unrhyw ddyfais dychryn adar. Dros amser, bydd adar yn arfer â'r mwyafrif o ddulliau dychryn, boed sain neu symud; rhaid i laserau hyd yn oed gael eu sbarduno ar hap i atal yr adar rhag addasu atyn nhw. Dyma lle mae rôl dysgu dwfn yn dod yn arbennig o werthfawr. Mae dull o'r enw Atal Adar Peryglus heb Addasu (AHBR) yn defnyddio math o ddysgu peirianyddol sy'n gweithredu trwy brofi a methu – gan ddynwared dysgu dynol yn hytrach na dibynnu ar setiau data neu raglenni penodol. Mae'r peiriant yn chwarae un o fanc o synau (ffrwydradau, galwadau ysglyfaethwyr a synau uchel), yn dysgu adnabod ymateb yr aderyn, ac yna'n trefnu’r synau mewn patrymau sy'n anodd i’r adar addasu atyn nhw. Gan ddefnyddio dull canfod drwy weld neu drwy glywed i adnabod rhywogaethau adar, gall hyn ganiatáu inni atal rhywogaethau sydd wedi'u targedu'n fanwl ac atal rhywogaethau penodol. Mewn treialon bach, perfformiodd model AHBR yn well na'r holl batrymau sain eraill ac atal adar caeth rhag pigo ffrwythau am y cyfnod hiraf (hyd at 46% yn hirach). Mae'r astudiaeth yma yn amlygu’r rôl y gall technolegau newydd, fel dysgu peirianyddol dwfn, ei chwarae wrth ddatblygu atebion craff ac effeithiol i broblemau amaethyddol.

Mae ymchwil yng ngrŵp roboteg ddeallus yr adran Gyfrifiadureg ym Mhrifysgol Aberystwyth gan Dr Fred Labrosse a'i dîm yn adeiladu ar ddefnyddio dulliau dychryn adar robotig awtonomaidd mewn caeau âr. Mae tîm Dr Howarth yn IBERS yn adnabyddus am ymchwilio a datblygu amrywogaethau cnydau grawnfwyd, yn enwedig ceirch. Er hynny, wrth hau a chynaeafu’r lleiniau arbrofol, yn union fel unrhyw ffermwr âr, cafwyd anawsterau gydag adar ysglyfaethus yn bwyta'r cnydau, a all rwystro arbrofion. I'r perwyl hwn, dyluniodd Dr Labrosse a'i dîm Bwgan, y dull dychryn adar robotig awtonomaidd. Mae'r robot bach hwn wedi'i raglennu â sawl llwybr o fewn ffiniau’r cae ac mae'n llywio ar hap yn llwyr, gan ddefnyddio golwg a synwyryddion tracio lloeren a synwyryddion tracio mewnol. Mae gan y robot seinydd ac ystod eang o wahanol synau y gellir eu newid ar hap, gan leihau'r risg y bydd yr adar yn dod i arfer â nhw. Rhagwelir y bydd Bwgan yn gweithio am ddiwrnod llawn heb ymyrraeth dynol ac yn dychwelyd yn awtomatig i'w orsaf gwefru solar yn y nos. Mae'r robot ar hyn o bryd yn y cyfnod profi cynnar a bydd yn mynd drwy dreialon maes trylwyr cyn cael ei roi ar waith.

Er bod llawer o'r modelau mwyaf cymhleth a datblygedig sy'n gwbl awtonomaidd ac yn defnyddio AI a dysgu dwfn yn dal ar lefel y treial, mae sawl robot sy'n dychryn adar ar gael yn fasnachol. Gall y modelau gael eu harfogi ag amryw o ataliadau, gan gynnwys gynnau nwy, meicroffonau ar gyfer bioacwsteg a synau uwchsain yn ogystal â laserau gwyrdd. Mae'r robotiaid yma yn awtonomaidd ond mae angen eu rhaglennu ymlaen llaw i lywio o gwmpas y cae; gan hynny, dydyn nhw ddim yn dysgu nac yn addasu at ymatebion yr adar.

Laserau

Mae laserau gwyrdd yn offeryn hynod effeithiol at atal adar ysglyfaethus rhag bwyta cnydau; maen nhw’n dawel, yn dosturiol ac yn gallu amddiffyn arwynebedd mawr (hyd at 12 km). Yn union fel unrhyw ddull atal, os yw’r laser yn llonydd neu'n gweithredu mewn patrwm sefydlog, bydd yr adar yn dod i arfer yn gyflym; dyma lle mae systemau clyfar yn rhagori. Y ddau brif ddull yw:

1. Systemau awtonomaidd sy'n gallu symud y laser ar hap yn llwyr.
2. Systemau canfod sy'n seiliedig ar weld ac sy'n adnabod adar ac yn gweithredu pan fo adar yn bresennol yn unig, llawer ohonyn nhw’n targedu'r goddrych(au) a nodwyd yn benodol er mwyn bod yn fwy cywir.

Mae'r systemau yma yn lleihau gallu’r adar i arfer â nhw am fod y laser yn ymddangos yn amhosibl ei rag-weld ac am nad yw'n ailadroddus nac yn weithredol drwy’r amser. Yn enwedig pan fydd y laser yn targedu'r aderyn neu'r haid o adar, mae'r bygythiad yn ymddangos yn ymatebol. Gall rhai systemau gael eu teilwra hefyd at eiliadau sy’n arbennig o agored i niwed, megis glanio, bwydo neu glwydo, er mwyn eu gwneud mor effeithiol â phosibl.

Cafodd enghraifft o'r system ei threialu am y tro cyntaf yn 2021 yn yr Unol Daleithiau, gan ddefnyddio bwgan brain laser gwyrdd awtomataidd wedi’i bwerau gan fatri (532 nm) mewn corn melys oedd wrthi’n aeddfedu. Cafodd y laser ei raglennu i symud ar hap yn llwyr ac yn gwbl awtonomaidd. Dros dair blynedd, llwyddodd y laser awtomataidd i leihau nifer y tywysennau a ddifrodwyd 33% o'i gymharu â'r llain heb ddull atal adar. Dros y cyfnod hwn, ni welwyd unrhyw adar yn dod i arfer â’r system; ond, efallai na fydd hyn yn wir yn y tymor hir, a byddai angen astudiaethau pellach. Er nad peth newydd yw defnyddio laser i ddychryn adar, mae systemau cwbl awtonomaidd yn cynnig elfennau newydd: mae'r laser wedi'i raglennu ymlaen llaw ac yn gallu ei ddeffro a’i ddiffodd ei hun. Byddai system o'r fath yn arbennig o werthfawr mewn ardaloedd lled-drefol neu lle mae aflonyddwch sŵn yn bryder.

Datblygodd treial yn defnyddio'r ail system system ymlid adar gwyllt cwbl awtonomaidd yn seiliedig ar ganfod drwy ddysgu dwfn, ynghyd â laser gwyrdd (505–530 nm) mewn fferm hwyaid awyr agored yn Taiwan. Roedd y gwaith canfod wedi’i seilio ar weld adar ac wedi'i hyfforddi trwy ddysgu dwfn gan ddefnyddio amrediad eang o ddelweddau adar gwyllt (cyfanswm o 6008). Cafodd y laser gwyrdd ei osod ar ddau fodur rheoli i ganiatáu i adar pla gael eu targedu’n fanwl. O'i chymharu â system wedi'i rhaglennu ymlaen llaw nad oedd yn defnyddio dysgu dwfn, roedd y system ddeallus gryn dipyn yn fwy manwl gywir (86%), yn enwedig wrth adnabod adar bach. Hyd yn oed mewn delweddau oedd yn cynnwys llawer o hwyaid, roedd gan y model gyfradd isel iawn o atebion positif ffug (h.y. adnabod hwyaden fel aderyn pla). Er bod y system wedi cyflawni cyfradd ymlid ddyddiol o 40.3%, fe gafodd adar eu gweld yn dod i arfer â hi, a chafodd effeithiolrwydd y laser ei leihau gryn dipyn o dan amodau llachar. Mae hyn yn awgrymu nad yw canfod adar yn awtomatig a sbarduno laserau yn unig yn ddigonol i leihau’r broses o ddod i arfer â’r system.