Система получения оптимизированных значений для переменных входов в системе животноводческого производства. Система включает средства моделирования, сконфигурированные с возможностью получения множества входных данных о животных и формирования прогноза результатов. По меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход, и по меньшей мере одни из входных данных о животных включают информацию о генотипе животных. Система также включает средства контроля и управления, выполненные с возможностью генерирования оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа, причем это оптимизированное значение обеспечивает оптимизацию животноводческого производства на основании данных о генотипе животных.

 

(57) Реферат / Формула:
получения оптимизированных значений для переменных входов в системе животноводческого производства. Система включает средства моделирования, сконфигурированные с возможностью получения множества входных данных о животных и формирования прогноза результатов. По меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход, и по меньшей мере одни из входных данных о животных включают информацию о генотипе животных. Система также включает средства контроля и управления, выполненные с возможностью генерирования оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа, причем это оптимизированное значение обеспечивает оптимизацию животноводческого производства на основании данных о генотипе животных.

 

---

CGL05/188EA01
СИСТЕМА И СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ О ГЕНОТИПЕ
ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Объем притязаний данной заявки включает преимущества предварительной заявки на патент США № 60/702,941, поданной 27 июля 2005 г., включенной сюда во всей ее полноте путем ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Система животноводческого производства может включать любой тип системы или операции, используемой в разведении животных и производстве продукции животноводства. Примеры могут включать фермы, ранчо, фермы по разведению аквакультур, компании, занимающиеся разведением и селекцией животных и т.д. Животноводческие комплексы могут иметь различные масштабы производства, заниматься разведением разных животных, располагаться в различных местах, отличаться производственными циклами и выпускаемой продукцией и т.д. Однако, почти все животноводческие компании могут извлечь выгоду из выявления и реализации возможностей по усовершенствованию своего производства. Усовершенствования производства могут включать любые меры, приводящие к улучшению результатов производства, повышению выхода желательных продуктов по сравнению с менее желательными продуктами (например, нежирного мяса по сравнению с жиром) и/или снижению издержек производства.
[0003] Производитель (т.е. фермер, владелец ранчо, специалист по аквакультурам и т.д.) обычно извлекает выгоду из повышения количества или качества продукции, произведенной животным (например, галлоны молока, фунты мяса, качество мяса, количество яиц, пищевая ценность произведенных яиц, объем трудозатрат, внешний вид меха/шкуры / состояние здоровья и т.д.), уменьшая стоимость ресурсов, используемых в производстве. Примеры таких ресурсов могут
CGL05/188EA01
включать корма, помещения для животных, животноводческое оборудование, рабочую силу, лекарства и т.д.
[0004] Корма составлены из различных видов сырья или ингредиентов. Компоненты могут быть выбраны таким образом, чтобы оптимизировать количество питательного вещества или сочетания питательных веществ в корме на основании состава питательных веществ используемых компонентов.
[0005] Каждый переменный вводимый ресурс может быть связан с одним или несколькими эффектами изменения. Например, почти для любого переменного вводимого ресурса увеличение количества переменного вводимого ресурса связано с увеличением его стоимости. Например, строительство дополнительных помещений будет связано с затратами на строительство, кредитование, техническое обслуживание и т.д. Дополнительно, увеличение количества переменного вводимого ресурса связано с увеличением выгоды, обеспечиваемой переменным вводимым ресурсом. Возвращаясь к приведенному выше примеру, строительство дополнительных помещений может быть связано с увеличением количества животных, которые могут содержаться в них, или увеличении пространства для каждого животного, что может обеспечить рост продуктивности, и т.п..
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ
[0006] Данная заявка относится к способу и системе использования входных данных о животных, таких как сведения о генотипе животных, для изменения одного или нескольких переменных входов в системе животноводческого производства. Такая система и способ могут включать систему получения данных о генотипе животных. Такая система и способ могут иметь конфигурацию, позволяющую спрогнозировать эффекты изменения одного или нескольких переменных входов на основании входной информации о животных, которая может включать данные о генотипе животных и/или показатель (показатели) экспрессии генов в животных.
[0007] Данные о генотипе животных могут быть использованы для регулирования согласно конкретным условиям моделей, применяемых для
CGL05/188EA01
получения сведений о влиянии изменений. Данные о генотипе животных могут быть связаны с определенными переменными входами, так что можно целенаправленно и точно спрогнозировать влияние изменения входов. Данные о генотипе животных могут быть определены на основании известных способов тестирования, разработанных для определенных животных и/или групп животных.
[0008] Один вариант осуществления изобретения относится к системе получения оптимизированных значений переменных входов в системе животноводческого производства. Система включает средства моделирования, сконфигурированные с возможностью получения множества входных данных о животных и формирования прогноза результатов. По меньшей мере один вид входных данных о животных определяется как переменный вход, и по меньшей мере один вид входных данных о животных может включать информацию о генотипе животных и/или показатель (показатели) экспрессии генов в животных. Например, входные данные о животных могут включать информацию, касающуюся уровня экспрессии одного или нескольких генов у животных, например, сведения, касающиеся присутствия белка, кодируемого геном животных. Такая система может также включать средства контроля и управления, выполненные с возможностью генерирования оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа, причем это оптимизированное значение обеспечивает оптимизацию животноводческого производства на основании входных данных о животных, которые включают информацию о генотипе животных. Оптимизация животноводческого производства в некоторых случаях может быть связана с оптимизацией экспрессии одного или нескольких генов животных.
[0009] Другой вариант осуществления изобретения относится к способу определения оптимизированных значений для входов в системе животноводческого производства. Способ включает получение множества входных данных о животных, в которых по меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход. Входные данные о животных включают информацию о генотипе животных. Способ также включает формирование по меньшей мере одного прогноза результатов на основании входных данных о животных и получение оптимизированного значения по меньшей мере для одного
CGL05/188EA01
переменного входа на основании по меньшей мере одного прогноза результатов, информации о генотипе животных и по меньшей мере одного критерия оптимизации.
[0010] Еще один вариант осуществления изобретения относится к системе оптимизации животноводческого производства. Система включает средства оптимизации, выполненные с возможностью получения информации о генотипе животных. Система также включает систему моделирования животноводческого производства, выполненную с возможностью получения одних входных данных о животных, включающих по меньшей мере один переменный вход, получения входных данных о составе корма и выведения по меньшей мере одного выхода моделирования для средств оптимизации. Выход моделирования формируется, по меньшей мере частично, на основе информации о генотипе животных и включает значение переменного входа. Средства оптимизации используют программу целевой функции для получения оптимизированного решения для, по меньшей мере, одного переменного входа на основании выхода моделирования.
[ООП] Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники из приведенного далее подробного описания и прилагаемых чертежей. Однако следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения приведены для иллюстрации изобретения и не ограничивают его объем. В изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения, не выходя за пределы его объема, и изобретение охватывает все такие изменения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Примеры вариантов осуществления будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера позиций соответствуют аналогичным элементам, и:
CGL05/188EA01
[0013] На Фиг. 1 приведена общая блок-схема, иллюстрирующая систему оптимизации животноводческого производства согласно примеру варианта осуществления;
[0014] На Фиг. 2 приведена общая блок-схема, иллюстрирующая средства контроля и управления для системы оптимизации животноводческого производства согласно примеру варианта осуществления;
[0015] На Фиг. 3 приведена общая блок-схема, иллюстрирующая средства моделирования для системы животноводческого производства согласно примеру варианта осуществления;
[0016] На Фиг. 4 приведена общая блок-схема, иллюстрирующая средства управления компонентами и формирования состава для системы животноводческого производства согласно примеру варианта осуществления; и
[0017] На Фиг. 5 приведена блок-схема, иллюстрирующая способ оптимизации животноводческого производства согласно примеру варианта осуществления.
CGL05/188EA01
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0018] В приведенном ниже описании при объяснении используются многочисленные конкретные детали и примеры. Это сделано для того, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления изобретения могут быть применены на практике и без указанных конкретных деталей. В других случаях конструкции и устройства показаны схематически, чтобы сделать более понятным описание примеров вариантов осуществления.
[0019] По меньшей мере в одном примере варианта осуществления, проиллюстрированном ниже, описывается компьютерная система, имеющая центральный процессор (CPU), который выполняет последовательности команд, содержащихся в памяти. Конкретнее, выполнение последовательностей команд обеспечивает исполнение CPU описанных ниже действий. Команды могут быть загружены в оперативную память (RAM) для выполнения центральным процессором из постоянной памяти (ROM), запоминающего устройства большой емкости или другого устройства хранения данных. В других вариантах осуществления может использоваться несколько рабочих станций, баз данных, процессов или компьютеров. В других вариантах осуществления вместо программных команд или в сочетании с ними могут использоваться постоянные проводные соединения для осуществления описанных функций. Таким образом, описанные здесь варианты осуществления не ограничены каким-либо конкретным источником команд, выполняемых компьютерной системой.
[0020] Теперь рассмотрим Фиг. 1, где приведена общая блок-схема, иллюстрирующая систему оптимизации животноводческого производства 100 согласно примеру варианта осуществления. Система 100 включает средства контроля и управления 200, средства моделирования 300, средства управления компонентами 400 и средства формирования состава 500.
[0021] Система 100 может быть реализована с использованием одной или нескольких компьютерных систем. Например, если система 100 реализована с использованием одной компьютерной системы, то средства контроля и управления
CGL05/188EA01
200. средства моделирования 300, средства управления компонентами 400 и средства формирования состава 500 могут быть реализованы в компьютерной системе в виде компьютерных программ, дискретных процессоров, подсистем и т.д. В альтернативном варианте, если система 100 реализована с использованием нескольких компьютеров, то средства контроля и управления 200, средства моделирования 300, средства управления компонентами 400 и средства формирования состава 500 могут быть реализованы с использованием отдельных компьютерных систем. Каждая отдельная компьютерная система может также включать аппаратные средства, выполненные с возможностью связи с другими компонентами системы 100 по сети. Согласно еще одному варианту осуществления система 100 может быть реализована в виде сочетания отдельных компьютерных систем, осуществляющих множество процессов, и распределенных систем.
[0022] Система 100 выполнена с возможностью получения входных данных о животных, включающих по меньшей мере один переменный вход, и анализа полученной информации с целью определения того, приведет ли изменение одного или нескольких переменных входов к повышению продуктивности животных или удовлетворению других критериев оптимизации. Продуктивность животных может быть относительной мерой величины, типа или качества выхода, обеспечиваемого животным, относительно издержек производства. Входные данные о животных могут включать любой тип информации, связанной с системой животноводческого производства. Например, входные данные о животных могут быть связаны с определенным животным, группой животных, типом животных, окружающей средой животных, экономией, достигаемой в животноводческом производстве или другими показателями. Продуктивность животных может также определяться таким образом, чтобы она включала положительные и отрицательные выходы, связанные с производством. Например, продуктивность животных может включать и вредные выбросы газов в качестве затрат (на основании расходов, связанных с уборкой, или оценки отрицательного влияния на окружающую среду), уменьшающих общую производительность.
[0023] Информация, связанная с определенным животным, группой или типом животных, может включать (без ограничения) биологический вид животных,
CGL05/188EA01
состояние, возраст, уровень продуктивности, задание, размер (например, текущий, целевой, колебания относительно среднего значения и т.п.), морфологию (например, кишечника), состав массы тела, внешний вид, генотип, состав продукции, набор данных о микробах, состояние здоровья, цвет и т.д. Информация, связанная с определенным животным, может быть любым типом информации, важной для определения производительности животного.
[0024] Информация о виде животного может включать обозначение любого типа или класса животных, таких как домашний скот и птица, дикие животные и дичь, домашние животные, водные разновидности, люди или любой другой тип биологического организма. Домашний скот и птица могут включать (без ограничения) свиней, молочный скот, мясной скот, лошадей, овец, коз и домашнюю птицу. Дикие животные и дичь могут включать (без ограничения) жвачных животных, таких как олень, лось, бизон и т.д., птиц, являющихся объектом охоты, животных для зоопарков и т.д. Домашние животные могут включать (без ограничения) собак, кошек, птиц, грызунов, рыб, ящериц и т.д. Водные разновидности могут включать (без ограничения) креветок, рыб (промысловых), лягушек, аллигаторов, черепах, крабов, угрей, речных раков и т.д., а также виды, выращиваемые в производственных целях (например, для производства продуктов питания).
[0025] Состояние животных может включать любую меру или классификацию животных, которые могут повлиять на требования ко входу или на выход - производительность животного. Примеры могут включать (без ограничения) репродуктивное состояние, включая беременность и кладку яиц, состояние лактации, состояние здоровья или уровень стресса, состояние содержания, состояние избыточной массы тела, состояние недостаточного или ограниченного кормления, состояние линьки, сезонное состояние, состояние компенсационного роста или восстановления, состояние питания, рабочее состояние, состояние пригодности для соревнований и т.д. Состояние здоровья животных или уровень стресса могут далее включать множество подсостояний, таких как нормальное, угрожающее, посттравматическое состояние (например, после прекращения молочного вскармливания, перехода в новую группу животных,
CGL05/188EA01
продажи, травмы, перехода к лактации и т.д.), хроническое заболевание, острое заболевание, неблагоприятное воздействие окружающей среды и т.д.
[0026] Возраст животных может включать фактический возраст или физиологическое состояние, связанное с возрастом. Примеры физиологических состояний могут включать состояние развития, репродуктивное состояние, включая циклы, такие как стадия и число беременностей, состояние лактации, состояние роста, состояние содержания, молодое состояние, гериатрическое состояние и т.д.
[0027] Задания животных могут включать описанное выше физиологическое состояние, такое как беременность, лактация, рост, кладка яиц и т.д. Задания животных могут также включать ежедневную обычную или реально выполняемую работу, особенно в отношении собак и лошадей. Задания животных могут также включать возможности движения для животного, т.е. находится ли животное в ограниченном пространстве или может свободно перемещаться на пастбище, или, в случае водных животных, пребывание водного животного в различных водных потоках и т.д.
[0028] Размер животных может включать фактический вес, высоту, длину, окружность, индекс массы тела, раскрыв рта и т.д. животного. Размер животных может также включать недавние изменения в размере животных, т.е. испытывает ли животное потерю веса, увеличение веса, рост в высоту или длину, изменения в окружности тела и т.д.
[0029] Морфология животных включает форму тела животного. Например, форма тела может включать длинное тело, короткое тело, кругловатое тело и т.д. Морфология животных может также включать четкие измерения изменений в ткани внутренних органов, такие как длина кишечных ворсинок, глубина кишечных крипт и/или другие размеры органов или формы.
[0030] Состав массы тела животных может включать множество данных о составе, такие как профиль жирных кислот, наличие витамина Е, степень пигментации, прогноз состава массы тела, и т.д. Состав массы тела в целом является представлением процента или количества определенного компонента
CGL05/188EA01
массы тела, такого как нежирного мяса, воды, жира и т.д. Состав массы тела может также включать отдельные представления состава для частей частей/участков тела. Например, состав массы тела может включать состав годящихся в пищу компонентов, таких как филе, грудинки, мяса хвоста и т.д.
[0031] Внешний вид животных может включать любую меру или показатель внешнего вида животных. Примеры могут включать блеск меха животного, пигментацию, мышечный тонус, качество пера, перьевой покров и т.д.
[0032] Генотип животных может включать любое представление всей или части генетической конституции особи или группы. Например, генотип животных может включать маркеры ДНК, связанные с определенными особенностями, секвенирование определенных сегментов ДНК и т.д. Например, генотип может определить генетическую способность к росту нежирной ткани с определенной скоростью или к отложению внутримышечного жира для получения нежирной или мраморной ткани, соответственно. Дополнительно, генотип может быть определен фенотипичной экспрессией особенностей, связанных с генотипной способностью, такой как врожденная способность к производству молока, накоплению белка, работе и т.д.
[0033] Данные о генотипе животных могут быть определены или оценены физиологическими, молекулярными, основанными на ДНК, основанными на РНК или количественными генетическими тестами, диагностикой, измерениями, мерами или прогнозами. Данные о генотипе животных могут быть связаны с качественными и/или количественными особенностями, влияющими на производительность животных, здоровье, поведение, входные характеристики и/или выходные характеристики. Данные о генотипе животных могут идентифицировать определенную коммерческую линию животных и/или животных, рожденных от скрещивания различных видов. Животное, рожденное от скрещивания различных видов животных, может быть животным, рожденным от особей, являющихся результатом скрещивания видов и/или представителями коммерческих и/или некоммерческих линий. Оплодотворение и выращивание животных могут осуществляться путем обычного спаривания и/или более сложных репродуктивных
-10-
CGL05/188EA01
способов, включая искусственное оплодотворение, множественную овуляцию и перенос эмбриона, передачу эмбриона, размножение и выращивание из клеточных линий и/или сочетания обычных и более сложных способов с применением биотехники и/или биотехнологии. Например, данные о генотипе животного могут использоваться для выявления определенной генетической линии животного с определенными желательными особенностями производительности. Подходящие примеры включают определенную генетическую линию свиньи, разработанную Monsanto Choice Genetics(tm) Company для получения определенных показателей производительности, или определенную генетическую линию лосося, разработанную с применением современных гибридных технологий компанией AquaBounty Company для получения эффективного роста.
[0034] Система 100 может быть выполнена с возможностью генерирования рекомендуемого значения для переменной входной информации о животных на основании входных данных о животных, которые могут включать информацию о генотипе животного и/или показатель (показатели) экспрессии генов у животного. Данные о генотипе животных могут быть связаны с определенным специальными или неспециальными требованиями к питанию, управлению, лечению, биотехнологическим процедурам и/или окружающей среде. Например, у свиньи, полученной из Monsanto Choice Genetics Company, могут быть потребности в питании и другие потребности, отличные от другой свиньи с иным генотипом, которая внешне похожа на первую свинью. Соответственно, система 100 может оптимизировать входные данные о животных с учетом этих отличающихся требований.
[0035] Данные о генотипе животных могут использоваться для получения определенных результатов, измеряемых качественными и/или количественными показателями, используемыми в сельском хозяйстве, производстве пищевых продуктов, несельскохозяйственном производстве, использовании животных в качестве компаньонов человека и/или фармацевтическом производстве. Примером может служить линия свиней, разработанная Университетом Гвелфа, которая выделяет с экскрементами меньшее количество фосфора, особая линия молочного рогатого скота, разработанная компанией Hematech Company, в молоке которых
CGL05/188EA01
содержится определенное количество присущих и/или неприсущих данному виду белков, которая может использоваться для производства фармацевтических препаратов.
[0036] Данные о генотипе животных для данных генотипа животных или репрезентативных данных для группы животных могут быть получены от животных. Согласно примеру варианта осуществления физическая среда для получения и представления генотипа животных может быть средой размером с кредитную карточку, содержащей генетический маркер или маркеры ДНК. Генетический профиль маркера ДНК может представлять информацию об определенной хромосоме или хромосомах. Определенный хромосомный генетический профиль маркера ДНК может быть выбран на основании корреляции между хромосомой и некоторой желательной особенностью. Например, генетический профиль маркера ДНК может использоваться для идентификации определенной окраски у животных. В дополнение к информации о генотипе физическая среда может включать информацию, касающуюся показателей экспрессии одного или нескольких генов животных, например, информацию, касающуюся обнаружения определенной кДНК последовательности и/или обнаружения присутствия белка, кодируемого интересующим геном животных.
[0037] Представление физической среды может быть связано с устройством считывания среды, включая компьютерную систему и устройство считывания генетической среды. Устройство считывания генетической среды может использоваться для считывания физической среды и идентификации определенных генов, экспрессированных в животном в определенной окружающей среде. Определенные экспрессированные гены могут быть ослаблены посредством оптимизации переменных входов для оптимизации животноводческого производства с применением системы 100.
[0038] Состав выхода может включать состав продукта, произведенного животным. Например, состав выхода может включать уровни питательных веществ в яйцах домашней птицы или молоке коров, количество, распределение и/или состав
-12-
CGL05/188EA01
жира в мясных продуктах, запах и текстуру мясного продукта, взаимосвязь между соотношением компонентов и т.д.
[0039] Микробная и/или ферментная информация может включать существующие популяции микробов в животном или в окружающей среде животного. Микробная и/или ферментная информация может включать меры количества или пропорцию грамм-позитивных или -негативных видов или другие классификации, такие как аэробы, анаэробы, виды сальмонеллы, штаммы Е. coli и т.д. Ферментная информация может включать текущее содержание, количество и/или состав подтипа фермента или состояние активации, например, протеазы, амилазы и/или липазы, фермента, продуцированного поджелудочной железой, в желудочно-кишечном тракте, фермента, продуцированного микробной популяцией, соотношением микробной популяции в различном возрасте и т.д. Микробная и/или ферментная информация может также включать информацию о потенциальной пищевой биомассе, представленной нынешней и/или прогнозируемой популяцией микробов, которые могут использоваться в качестве источника питания для некоторых видов (например, жвачных, водных видов и т.д.). Микробная и/или ферментативная окружающая среда может отслеживаться с использованием множества способов, известных из уровня техники, таких как српбО, другие молекулярные микробиологические способы и путем in vitro моделирования животных систем или подсистем.
[0040] Входная информация о животных, связанная с окружающей средой животного или группы животных, может включать (без ограничения) факторы, связанные с окружающей средой, помещениями животноводческого комплекса и т.д. Окружающая среда животных может включать любые факторы, не связанные с животным, которые влияют на производительность животного или группы животных.
[0041] Примеры входной информации о животных, связанной с окружающей средой, могут включать температуру окружающей среды, скорость ветра или наличие сквозняков, светлый период или показатель пребывания при дневном свете, интенсивность света, длину волны света, световой цикл, акклиматизацию, сезонные
CGL05/188EA01
эффекты, влажность, качество воздуха, качество воды, скорость потока воды, соленость воды, жесткость воды, щелочной показатель воды, кислотный показатель воды, скорость аэрации, основание системы, площадь поверхности фильтра, нагрузочная способность фильтра, уровни аммиака, географическое местоположение, показатель загрязнения и т.д. Экологическая информация может также включать подробную информацию относительно системы, содержащей животное или животных, таких как размер системы (например, размер в квадратных метрах, размер в квадратных сантиметрах, гектарах, акрах, объем и т.д.), тип системы (загоны, клетки и т.д.), подготовка системы, например, обработка известью, применение дисковых культиваторов и т.д., показатель проветривания, тип системы и т.д. Хотя некоторые экологические факторы находятся вне контроля производителя, другие факторы могут изменяться или регулироваться производителем. Например, производитель может уменьшить сквозняки, закрывая вентиляционные отверстия, повысить температуру окружающего воздуха путем использования нагревателей или даже путем перемещения некоторых операций животноводческого производства в регион с лучшим климатом для повышения производительности. Согласно другому примеру, производитель, занимающийся водными животными, может изменить питательные вещества, входные в водную среду, изменяя состав корма или программу кормления водных животных. В соответствии с примером варианта осуществления входная информация о животных, связанная с окружающей средой, может генерироваться автоматически с применением системы оценки окружающей среды (EAS) для расчета влияния тепла на животное и обеспечения измерения показателей нынешней окружающей среды животного.
[0042] Примеры входной информации о животных, связанной с животноводческим комплексом, могут включать плотность расположения животных, взаимодействие популяций животных, тип кормления, систему кормления, время кормления и распределение корма, патогенную нагрузку, тип места для сна, тип загородки, тип комплекса, оформление, интенсивность освещения, временной распорядок освещения, время в загоне, время вдали от кормушки и т.д. Входная информация о животных, относящаяся к животноводческому комплексу, представляет собой параметры, которые может
-14-
CGL05/188EA01
изменить производитель для повышения продуктивности или решения других производственных задач. Например, производитель может построить дополнительные помещения, чтобы уменьшить плотность расположения животных, приобрести дополнительные или иные типы систем кормления, изменить тип загонов и т.д.
[0043] Входная информация о животных, связанная с экономическими факторами, может включать (без ограничения) информацию о рынке животных. Информация о рынке животных может включать (без ограничения) ранее существовавшие, текущие и/или прогнозируемые цены на продукцию, временные показатели рынка, географическую информацию рынка, тип товарного рынка (например, рынок живого скота или туш) и т.д.
[0044] Входные данные о животных могут также включать любое множество входов, которые сложно классифицировать по отдельным группам. Примеры могут включать ожидаемую продукцию животного (например, надой, состав продукта, состав тела и т.д.), определенные пользователем требования, допуски на риск, смешивание животных (например, смешивание различных животных), изменения по группам животных и т.д., требования покупателя или рынка (например, говядина "Ангус", "Пармская ветчина", молоко для определенных сыров, сорт тунца и т.д.), ожидаемые и/или плановые кривые роста, показатели выживания, ожидаемые даты сбора урожая и т.д.
[0045] Описанные выше входные данные о животных могут включать информацию, которая непосредственно получена от пользователя или оператора через пользовательский интерфейс, как будет рассмотрено ниже в связи с Фиг. 2. В альтернативном варианте входные данные о животном или некоторая часть входных данных может быть получена из базы данных или другого информационного источника.
[0046] Кроме того, некоторые из входов могут быть зависимыми входами, рассчитываемыми на основании одного или нескольких входов или значений. Например, уровень стресса для животного может быть определен или оценен на основании плотности расположения животных, недавней потери веса, температуры
-15-
CGL05/188EA01
окружающего воздуха, метаболических индикаторов, таких как уровни глюкозы или кортизола и т.д. Каждое расчетное значение может включать вариант, позволяющий пользователю вручную изменить расчетное значение. Аналогично, состояние иммунитета может изменяться в зависимости от возраста, типа питания и его количества, подверженности действию микробов, пассивного получения иммунитета от матери и т.д.
[0047] Кроме того, каждые входные данные о животных могут включать множество информации, связанной с этим входом. Например, каждые входные данные о животных могут включать одно или несколько подполей на основании содержания входной информации о животных. Например, при указании того, что животное подвергается стрессу, подполя могут содержать данные о природе и серьезности данного воздействия.
[0048] Согласно примеру варианта осуществления входная информация о животном предусматривает возможность определения любых их входных данных о животных как переменного входа. Переменный вход может быть любым входом, который пользователь может изменять или контролировать. Например, пользователь может определить температуру окружающего воздуха как переменный вход, поскольку он может изменять эту температуру с помощью различных способов, таких как нагревание, охлаждение, вентиляция и т.д. Согласно альтернативному варианту осуществления система 100 может быть выполнена с возможностью автоматической рекомендации определения тех или иных входных данных о животных как перемещенных входов на основании их влияния на производительность или удовлетворение критериев оптимизации, как будет далее обсуждено ниже со ссылкой на Фиг. 2.
[0049] Для определения переменного входа может потребоваться передача дополнительной информации, такой как стоимость и/или выгода от изменения переменного входа, рекомендуемая степень изменения для тестирования оптимизации и т.д. Альтернативно, дополнительная информация может храниться и вызываться из самой системы 100 или связанной с ней базой данных.
-16-
CGL05/188EA01
[0050] Входные данные о животных могут также включать целевые значения, а также текущие значения. Целевое значение может включать желательный уровень производительности животного или некоторый аспект продуктивности животного. Например, производитель может стремиться достигнуть определенного уровня питательного вещества в яйцах, откладываемых домашней птицей. Поэтому, производитель может ввести текущие показатели уровня питательных веществ в производимых на ферме яйцах и целевые уровни питательных веществ. Другим примером может служить текущее и потенциально возможное распределение креветок по размеру в водоеме. Целевые и текущие значения могут использоваться системой 100 для внесения изменений в состав корма животных или в переменные входы, как будет описано ниже. Кроме того, целевые значения могут рассматриваться как ограничения равенства и/или неравенства в задаче оптимизации.
[0051] В Таблице 1 ниже приведены примеры входной информации о животных, которая может служить входами системы оптимизации животноводческого производства 100. Данный перечень возможных входных данных о животных служит в качестве примера и не является исчерпывающим. Согласно примеру варианта осуществления любой один или несколько видов входных данных о животных могут служить переменным входом.
Таблица 1 Общие характеристики
Влияние рациона на окружающую среду
Количество и/или состав (например, азот, фосфор и т.д.) навоза или помета животного
Количество и/или состав мочи
Количество и/или качество запаха от места содержания
Характеристики свиней
Количество рожденных поросят
Количество поросят, родившихся живыми
Количество отлученных от матери поросят
Вес поросят при рождении
Однородность молочных поросят
Смертность среди молочных поросят
-17-
CGL05/188EA01
Масса поросят при отлучении от матери
Оценка состояния тела свиноматки
Потеря жира при лактации
Потеря веса при лактации
Интервал между отлучением поросят и течкой
Срок жизни свиньи
Живой вес или масса тела
Боров-производитель
Оценка состояния тела
Частота спаривания
Качество спермы
Живой вес или масса тела
Животное на заключительном этапе откорма
Среднесуточный привес
Среднесуточное увеличение нежирного компонента
Среднесуточное потребление корма на привес
Среднесуточное потребление корма на увеличение нежирного компонента
Потеря корма
Форма кормления
Смертность
Дни до продажи
Стоимость корма на кг привеса
Стоимость корма на кг увеличения нежирного компонента
Применение лекарств на одну свинью
Процентные соотношения при разделке туши
Процентное содержание нежирного компонента
Толщина сала на спине
Содержание жирных кислот
ЖИЕЮЙ вес или масса тела
Среднесуточное потребление корма на увеличение нежирного компонента в день
Среднесуточное потребление корма на привес в день
-18-
CGL05/188EA01
Таблица 1 (Продолжение).
Критерии оценки окружающей среды
Тепло (сквозняк, тип пола, место для сна, изоляция)
Качество воздуха (пыль, влажность, содержание аммиака, двуокиси углерода и т.д.)
Свинья/загон
Плотность размещения свиней
Состояние здоровья
Тип кормления
Соотношения количества свиней и отверстий для кормления
Качество и количество воды
Состояние иммунитета
Критерии оценки внешнего вида
Состояние шкуры и шерсти
Цвет кожи
Форма окороковой части
Форма и длина тела
Критерии оценки качества мяса/сала
Цв€!Т мяса и сала
Содержание йода
Профиль жирных кислот
Стрессовый синдром (PSE)
Сочность
Вкус/запах
Мягкость
Показатель мраморности
Содержание воды
Критерии оценки здоровья
Молочные поросята
Состояние глаз (сухие и грязные или ясные и живые)
Состояние кожи (упругая или сухая) и цвет (розовая или бледная)
Состояние шерсти (плотная или грубая)
Загрязнение вокруг заднего прохода
Дыхание с открытым ртом
Состояние живота
Животное на заключительном этапе откорма
Респираторные заболевания
Температура тела
Каннибализм (укусы за хвост, уши, живот)
Состояние кожи и шерсти (чесотка и паразиты)
Состояние работы кишечника
Опухшее колено и скакательный сустав
Грязь вокруг глаз
Состояние носа
Звук при дыхании (затрудненное дыхание)
Активность
Микробный профиль или уровни
Свиноматки
ММА (мастит, метрит, агалактия)
Состояние работы кишечника (запор)
Аборт и мертворождение
Влажный живот
Дрожание тела
Влагалищное и утробное выпадение
Оценка состояния тела
Интервал между отлучением поросят и течкой
Потребление корма (больные свиньи едят меньше)
Проблемы с ногами
Температура тела
-19-
CGL05/188EA01
Таблица 1 (Продолжение)
Характеристики молочного скота
Репродуктивные показатели коровы
Показатель зачатий на спаривание
Количество живых рожденных телят
Дней до первой охоты
Масса теленка при рождении
Дней без оплодотворения
Дней до очистки
Масса тела теленка при отлучении от матери
Оценка состояния тела коровы
MUN и BUN
Изменение резервов организма коровы
Интервал отела
Содержание в крови гормонов прогестерона и эстрогена
Лактация
Кормлений в день
Уменьшение или увеличение жирных кислот в теле
Среднесуточное потребление корма на кг молока
Потеря корма
Форма кормления
Смертность
Длительность лактации
Стоимость корма на кг молока
Количество получаемого молока за год и за жизнь
Заболеваемость
Уменьшение или увеличение аминокислот в теле
Содержание жирных кислот в молоке (CLA, ЕРА и DHA, 18:2 -18:3 отношение молока)
Критерии оценки окружающей среды
Тепло (сквозняк, тип пола, место для сна, изоляция)
Качество воздуха (пыль, влажность, содержание аммиака, двуокиси углерода и т.д.)
Содержание кортизола в крови, NEFA
Плотность размещения животных
Состояние здоровья
Способ подачи корма
Количество коров на подстилку или поилку
Качество и количество воды
Показатели ухода за коровой и ее комфорта
Критерии оценки внешнего вида
Состояние шкуры и шерсти
Цвет кожи
Оценка состояния тела
Форма и длина тела
Цвет слизистой оболочки
Вид глаз и ушей
Критерии оценки качества молока
Цвет молока
Состав белков молока
Содержание жира в молоке
Запах/вкус молока
Содержание лактозы в молоке
Содержание белка в молоке
Содержание жирных кислот в молоке
Полное содержание твердых частиц в молоке
-20-
CGL05/188EA01
Таблица 1 (Продолжение)
Критерии оценки здоровья
Телята
Состояние глаз (сухие и грязные или ясные и живые)
Состояние кожи (упругая или сухая) и цвет (розовая или бледная)
Состояние шерсти (плотная или грубая)
Загрязнение вокруг заднего прохода
Дыхание с открытым ртом
Состояние живота
Температура тела
Телки
Респираторные заболевания
Температура тела
Состояние кожи и шерсти (чесотка и паразиты)
Состояние работы кишечника
Опухшее колено и скакательный сустав
Грязь вокруг глаз
Состояние носа
Звук при дыхании (затрудненное дыхание)
Активность
Коровы
Мастит, метрит
Состояние работы кишечника (запор), данные анализатора навоза
Аборт и мертворождение
Показатели крови ЕХ: кортизол, NEFA, ВНВА, щелочная фосфитаза, булочка эстрогена прогестерон, эстроген, BUN
Дрожание тела
Влагалищное и утробное выпадение
Оценка состояния тела
Интервал отела
Потребление корма (больные коровы едят меньше)
Проблемы с ногами
Температура тела
Содержание азотмочевины в молоке
Характеристики лошадей и животных-компаньонов
Блеск шерсти
Густота меха
Уровень
отшелушивания/пластинок кожи
Консистенция фекалий
Газообразование
Дыхание
Состояние иммунитета
Состояние антиоксидантов
Состояние тела (тощее, нормальное, тучное)
Скорость роста скелета
Выносливость
Состояние
пищеварительной системы
Состояние кровообращения
Качество копыт
Качество шерсти
Состояние жидкостей тела
Рабочая нагрузка (NRC с указанием легкой, средней или тяжелой нагрузки)
Характеристики, оптимизируемые для животных, используемых в спортивных
соревнованиях:
СкО|ЭОСТЬ
Спринт
Запас гликогена в мышцах
Восстановление гликогена в мышцах
Уменьшение времени восстановления после физической нагрузки
Выносливость
Состояние тела
-21-
CGL05/188EA01
Здоровье и комфорт животного:
Комфорт и поведение (более спокойная или энергичная диета):
Соотношение между NDF/крахмалом или фуражом/зерном
Потребление сухого вещества
Потребление длинных волокон
Электролиты
Общее состояние здоровья:
Низкая аллергенность
Здоровье
пищеварительного тракта
Улучшение
иммунологического
состояния
Повышение уровня антиоксидантов
Минимизация
пищеварительных
расстройств
Иммунологическое состояние
-22-
CGL05/188EA01
Таблица 1 (Продолжение)
Характеристики крупного рогатого скота
Репрод
уктивные показатели коровы
Показатель зачатия
Показатель отлучения
Масса теленка при рождении
Смертность среди телят
Масса тела теленка при отлучении от матери
Оценка состояния тела коровы
Интервал между отлучением и течкой
Интервал отела
Быки
Оценка состояния тела
Репродуктивное здоровье
Рост и завершение откорма
Среднесуточное увеличение нежирного компонента
Среднесуточное потребление корма на привес
Стоимость корма на единицу привеса
Стоимость корма на единицу увеличения нежирного компонента
Показатель сдачи на бойню
Критерии оценки окружающей среды
Качество воздуха
Выделение питательных веществ
Критерии оценки внешнего вида
Состояние шкуры и шерсти
Рост-
Отношение роста/веса
Критерии оценки качества мяса/сала
Цвет мяса и сала
Профиль жирных кислот
Сочность
Вкус/запах
Мягкость
Показатель мраморности
Процентные соотношения при разделке туши
Содержание красного мяса
рН мышц
Внутримышечный жир
Состояние антиоксидантов
Критерии оценки здоровья
Смертность Стоимость лекарств
Заболеваемость
Характеристики домашней птицы
Яйца и репродукция
Количество яиц
Фертильность
Выводимость (птенцов в инкубаторе)
Вес яйца
Масса яйца
Внутреннее качество яйца (в единицах Хака)
Цвет яичного желтка
Качество скорлупы
Бактериологическое содержание яйца (сальмонелла)
Анализ оплодотворенных яиц
Результаты
Среднесуточный привес
Среднесуточное потребление корма
Преобразование корма
Смертность
Возникновения проблем с ногами
Стоимость корма на кг живого привеса
Стоимость корма на дюжину яиц
Составляющая выпотрошенной тушки
Составляющая частей тушки (грудка, бедро, гузка и т.д.)
-23-
CGL05/188EA01
Однородность группы
Потребление корма
Окружающая среда
Температура
Качество воздуха (пыль, влажность, содержание аммиака, двуокиси углерода и т.д.)
Плотность размещения птицы
Расстояние между кормушками
Программа освещения
Качество и количество воды
Качество помета (мокрый)
Биологическая защита
Состояние иммунитета
Микробный профиль или уровни
Критерии оценки внешнего вида
Показатель оперения
Цвет кожи
Показатель царапин на коже
Внешний вид корма (цвет, структура и т.д.)
-24-
CGL05/188EA01
Таблица 1 (Продолжение)
Характеристики водных животных
Начальный вес
Разброс по размеру
Стадия развития
Целевой вес
Плотность расположения
Состав тела (или состав мяса)
Состояние тела
Цвет животного или мяса
Показатель выживания
Кормлений в день
Кормление
Скорость плавания
Стабильность подачи воды
Желательный срок годности
Определенный темп роста
Составляющая мяса (например, филе, хвост и т.д.)
Раскрыв рта
Стоимость полезной единицы
FCR
Дни до продажи
Генотип
Пигментация
Потребление корма
Урожай биомассы
Количество дней до достижения животным размера "X"
Стоимость в $ на единицу привеса
% из урожая целевого продукта (хвосты креветок, филе и т.д.)
$ прибыли на единицу производства биомассы
Возврат на инвестицию
Циклов в год
$ корма на единицу массы производимой продукции
$ корма на $ биомассы
Общая полученная биомасса
% животных в целевом диапазоне размеров
Показатель смертности
Срок годности продукта
Средний размер животных
$ прибыли на единицу площади или объема, используемых для выращивания
Среднее увеличение веса в неделю
Масса производства/единицы аэрации
Виды
Дни выращивания (дата сдачи)
Характеристики окружающей среды водных животных
Тип системы и размер
Аммиак, рН фактор, растворенный кислород, щелочная реакция, температура, жесткость и т.д.
Скорость потока воды
Частота замены воды
Питательная нагрузка
Биомасса естественной производительности (кормовая база для определенных видов)
Здоровье популяции
Экологическая патогенная нагрузка
Температура, кислород и т.д., изменения
Основа системы
Скорость фильтрации воды
Корм в кормушке
Общая фильтрационная способность
(механическая и химическая)
Фотопериод
Форма обработки корма
Применение лекарств
Скорость аэрации
Уровень азота
Форма аэрации
Количество и расположение кормушек
Форма распределения корма
-25-
CGL05/188EA01
Результат по диску Secchi
Состояние иммунитета
Микробный профиль или уровни
Уровень фосфора
-26-
CGL05/188EA01
[0052] Теперь рассмотрим компоненты системы 100. Средства контроля и наблюдения 200 могут быть любым типом системы, выполненной с возможностью управления функцией обработки данных в системе 100 с целью получения информации оптимизации, как будет обсуждено ниже со ссылкой на Фиг. 2. Средства моделирования 300 могут быть любым типом системы, выполненной с возможностью получения данных о животных или данных состава для животных, применения одной или нескольких моделей к полученной информации и составления прогнозов результатов, таких как требования животных, прогнозы результатов животных, прогнозы экологических результатов и/или прогнозы экономических результатов, как будет обсуждено ниже со ссылкой на Фиг. 3. Средства управления компонентами 400 могут быть любым видом системы, выполненной с возможностью получения списка компонентов и составления данных профиля компонента для каждого из компонентов, включая питательное вещество и другую информацию. Средства формирования состава 500 могут быть любым типом системы, выполненной с возможностью получения прогноза потребности животных и данных профиля компонента и составления данных состава для животных, как будет обсуждено ниже со ссылкой на Фиг. 4.
[0053] Теперь рассмотрим Фиг. 2, где приведена общая блок-схема, иллюстрирующая средства контроля и управления 200 системы оптимизации животноводческого производства 100 в соответствии с примером варианта осуществления. Средства контроля и наблюдения 200 включают пользовательский интерфейс 210 и средства оптимизации 230. Средства контроля и наблюдения 200 может быть любым типом системы, выполненной с возможностью получения входной информации о животных через интерфейс пользователя 210, передачи информации средствам моделирования 300 для формирования по меньшей мере одного требования животных, передачи по меньшей мере одного требования животных средствам формирования состава 500 для формирования состава корма с наименьшей стоимостью, отвечающего требованию животных, передачи оптимизированного состава средствам моделирования 300 для формирования прогноза результатов и применения средств оптимизации 230 для получения оптимизированных значений для одного или нескольких переменных входов.
-27-
CGL05/188EA01
[0054] Согласно альтернативному варианту осуществления оптимизация или некоторая часть оптимизации могут быть выполнены различным компонентом системы 100. Например, оптимизация, описанная здесь в отношении средств контроля и наблюдения 200, может быть альтернативно выполнена средствами моделирования 300. Далее, оптимизация состава корма может быть выполнена средствами формирования состава 500.
[0055] Средства контроля и наблюдения 200 могут включать или быть связанными с одной или несколькими базами данных, выполненными с возможностью автоматического предоставления входных данных о животных или предоставления дополнительной информации, основанной на входных данных о животных. Например, если пользователь запросил информацию оптимизации для операции производства молока, средства контроля и наблюдения 200 могут быть выполнены с возможностью автоматического вызова хранимой информации относительно операции производства молока, которая была ранее зарегистрирована во внутренней базе данных, а также загрузки всех соответствующих рыночных цен или другой относящейся к вопросу информации из внешней базы данных или источника.
[0056] Пользовательский интерфейс 210 может быть любым типом интерфейса, выполненным с возможностью для пользователя вводить данные и получать выходные данные системы 100. Согласно примеру варианта осуществления пользовательский интерфейс 210 может быть выполнен как приложение в Интернете внутри Интернет-браузера. Например, пользовательский интерфейс 210 может быть выполнен как веб-страница, включая множество полей ввода, выполненных с возможностью получения входных данных о животных от пользователя. Поля ввода могут быть осуществлены, используя множество стандартных типов полей ввода, таких как выпадающие меню, поля ввода текста, выбираемые связи и т.д. Пользовательский интерфейс 210 может быть выполнен как один интерфейс или множество интерфейсов, навигация по которым может осуществляться на основании введенных пользователем данных. Альтернативно, пользовательский интерфейс 210 может быть выполнен в виде интерфейса с использованием электронной таблицы, графического интерфейса пользователя и т.д.
-28-
CGL05/188EA01
[0057] Пользовательский интерфейс 210 может настраиваться на основании входных данных о животных и информации из базы данных. Например, если пользователь определяет конкретный вид животных, средства контроля и наблюдения 200 могут быть выполнены с возможностью настройки пользовательского интерфейса 210 таким образом, чтобы на экран выводились только поля, относящиеся к данному виду животных. Кроме того, средства контроля и наблюдения 200 могут быть выполнены с возможностью автоматического заполнения некоторых из полей ввода информацией, полученной из базы данных. Информация может включать внутреннюю информацию, такую как записанные пользовательские данные, или внешнюю информацию, такую как текущие рыночные цены, которые относятся к конкретным видам, как описано выше.
[0058] Средства оптимизации 230 могут быть процессом или системой в средствах контроля и управления 200, выполненными с возможностью получения входных данных и формирования данных оптимизации на основании введенных данных и по меньшей мере одного критерия оптимизации. Согласно примеру варианта осуществления средства оптимизации 230 могут быть выполнены с возможностью совместной работы со средствами моделирования 300 для составления одного или нескольких прогнозов результатов и расчета чувствительности прогноза результатов. Расчет чувствительности прогноза результатов может включать выявление тех входных данных о животных или переменных входов, которые оказывают наибольшее влияние на общую производительность или удовлетворение других критериев оптимизации. Средства оптимизации 230 могут быть также выполнены с возможностью предоставления оптимизированных значений для входных данных о животных или переменных входов, основанных на анализе чувствительности. Оптимизация может включать любое усовершенствование производительности или некоторую другую меру в соответствии с критериями оптимизации. Процесс и этапы получения оптимизированных значений обсуждены ниже со ссылкой на Фиг. 5.
[0059] Критерии оптимизации могут включать любые критерии, целевые показатели, их сочетание или сбалансированные целевые показатели, являющиеся
-29-
CGL05/188EA01
желательными для данного пользователя. В предпочтительном варианте осуществления критерии оптимизации максимизируют производительность. Достижение максимальной производительности может включать максимизацию одного или нескольких факторов, связанных с производительностью, таких как общий объем производства, качество производимой продукции, скорость производства, показатели выживания животных и т.д. Достижение максимальной производительности может также включать минимизацию негативных показателей, связанных с производительностью, таких как затраты, вредные отходы и т.д. Альтернативные критерии оптимизации могут включать доходность, качество продукта, характеристики продукта, показатель преобразования корма, показатель выживания, скорость роста, пространство для биомассы/единицы, стоимость биомассы/корма, стоимость/день производства, циклы/год и т.д. Альтернативно, критерии оптимизации могут включать минимизацию в соответствии с критериями оптимизации. Например, может быть желательно минимизировать содержание азота или фосфора в экскрементах животных.
[0060] При использовании критериев оптимизации для оптимизации целевой выходной характеристики целевое значение может представлять собой желательное значение характеристики одного из выходов системы животноводческого производства. Например, владелец молочной фермы может хотеть получить молоко с повышенным содержанием белка. Такое молоко обеспечит повышенный выход сыра и будет более ценным сырьем для производителя сыра. Для достижения этого значения владелец фермы может, например, использовать систему 100, чтобы получить рекомендацию относительно изменения одного или нескольких переменных входов с целью составления рациона, основанного на концепциях обмена аминокислот, который обеспечит повышение на 0,3 % содержания белка в молоке животных, получавших корм согласно этому рациону. Другой производитель может желать получить молоко с низким содержанием жира для производства йогурта. Аналогично случаю с повышенным содержанием белка в молоке можно разработать рацион, который обеспечит получение молока с низким содержанием жира. Другой желательной характеристикой может быть высокий уровень полиненасыщенных жиров, представленный количеством линолевой кислоты С 18:3 в молоке или мясе животных, чтобы сделать продукт более здоровым
-30-
CGL05/188EA01
для конечного потребителя. Можно изменять и другие входные данные о животных, чтобы получить продукцию, имеющую желательные характеристики.
[0061] Целевые выходные характеристики могут также использоваться для составления рекомендаций относительно конфигурации системы животноводческого производства, при которой будет производиться продукция с уменьшенными или сведенными к минимуму показателями. Минимизация характеристик может применяться для снижения вредных или нежелательных характеристик выходных продуктов системы. Например, отходы молочного производства обычно имеют высокие уровни азота и фосфора, содержание которых регулируется строгими экологическими стандартами. Владельцы животноводческих компаний часто сталкиваются с необходимостью значительных расходов для соответствия этим стандартам. Соответственно, система 100 может быть выполнена таким образом, что содержание азота и фосфора в продукции, выходных продуктах и общее количество отходов будут сведены к минимуму. Оптимизация отходов может включать анализ питательных веществ, получаемых животным с кормом, для предотвращения избыточного поступления в организм коровы перевариваемого фосфора и балансирования обмена веществ в рубце и других участках организма коровы с целью максимального удерживания азота. Хотя анализ может приводить к четким рекомендациям, получение оптимизированного показателя отходов может потребовать анализа или предложения противопоставленных рекомендаций и прогнозов их влияния с целью уравновешивания взаимоисключающих преимуществ, связанных с улучшением продуктивности животных и уменьшением расходов на управление отходами.
[0062] Управление показателями содержания фосфора в выходе системы может также обеспечивать преимущества в системе производства с использованием водных животных. Фосфор - важный макроминерал для развития скелета рыб и важнейшее питательное вещество в процессе роста и правильного обмена веществ всех видов водных животных. Недостаточное поступление фосфора с пищей может вызвать замедление роста и формирования скелета у водных животных. Однако, фосфор также является основным ограничивающим питательным веществом в пресноводных аквакультурных системах. Его избыток быстро приводит к
-31-
CGL05/188EA01
значительному росту водорослей, отрицательно влияющих на здоровье системы. Избыток фосфора также является нежелательным в связи с его высокой стоимостью.
[0063] Система формирования состава может использовать доступный фосфор (питательное вещество) в водной окружающей среде в сочетании с фосфором (питательным веществом) в составе корма, сформированном системой 100, чтобы обеспечить соответствие потребностям животных в очень доступных источниках и оптимизировать избыток фосфора, поступающего в водную среду. Могут использоваться эмпирические данные об усвоении животными или пробы окружающей среды для повышения точности дозировки питательных веществ в процессе составления композиции.
[0064] Согласно другому примеру варианта осуществления целевой характеристикой может быть состав питательных веществ мяса водных животных. Например, целевой характеристикой может быть профиль жирных кислот в мясном продукте. Продукты из мяса водных животных стали очень популярными благодаря тому, что они имеют более полезный для здоровья профиль жирных кислот, чем многие наземные животные. Состав жирных кислот в мясе водных животных в значительной степени основан на нормальном отложении, имеющем место при потреблении естественного или искусственного корма, который часто содержит эти жирные кислоты для удовлетворения потребностей животного. Соответственно, система 100 может быть выполнена с возможностью формирования состава корма для животных, имеющего такой набор жирных кислот, что при скармливании разводимым видам животных, этот корм обеспечит улучшенный профиль жирных кислот, т.е. более полезный для здоровья человека. Аналогичный пример может включать применение более высоких уровней витамина Е и селена для обеспечения более длительного срока годности филе.
[0065] Целевая характеристика может быть также не связана в питательными веществами. Например, изменение содержания свободных аминокислот в мясе для изменения его вкуса и запаха, ограничение концентраций или обеспечение лучшей биодоступности питательных веществ, которые становятся токсичными при накоплении в системах с нулевым водным обменом, обеспечение определенных
-32-
CGL05/188EA01
уровней бета-каротина, астаксантина или других пигментов, которые могут использоваться в обмене веществ в качестве антиоксиданта, предшественника витамина А или придание определенной окраски мясу или коже и т.д.
[0066] Целевые выходные характеристики могут включать (без ограничения) состав или характеристики конечного продукта, в т.ч. процентное содержание мяса от общей массы тела, выход коммерческого продукта, выход определенных частей тела, профиль жирных кислот, содержание аминокислот, содержание витаминов, мраморность, содержание йода, содержание воды, нежность мяса, цвет тела или продукта, уровень пигментации, срок годности тушки или продукта и т.д. Целевые выходные характеристики могут включать (без ограничения) состав отходов или экологическое влияние, включая количество несъеденного корма, выщелачивание или потерю питательных веществ, таких как азот, аммоний, фосфор, витамины, аттрактанты и т.д., консистенцию фекалий, выведение фекалий/мочи, общий объем производства, аммиачную или азотную нагрузку в системе, фосфорную нагрузку в системе, пропускание органического вещества и т.д., биологическую потребность в кислороде, пропускание энергии, выпуск газов, отношение C/N в потоке отходов и т.д. Хотя выше приведены конкретные примеры, специалист с обычным уровнем подготовки в данной области техники сможет определить, что целевыми выходными характеристиками могут быть любые выходы в системе производства.
[0067] В полезном варианте, система 100 может оптимизировать все переменные входы и составить рекомендации, которые позволят получить выход с требуемыми целевыми характеристиками при наименьших затратах. Рекомендация может включать одну оптимальную рекомендацию или множество рекомендаций, приводящих к эквивалентным выгодам.
[0068] Средства оптимизации 230 могут быть выполнены с возможностью осуществления собственных команд оптимизации в приложениях, в которых данные об ингредиентах корма от средств формирования состава 500 объединяются с другой информацией и/или прогнозами, рассчитанными в средствах моделирования 300. Задачи оптимизации, координирующие несколько независимых механизмов расчета, называют мультидисциплинарными оптимизациями. Их решают
-33-
CGL05/188EA01
градиентными способами или, более предпочтительно, симплексными способами, такими как алгоритм Нелдер-Мида или Торсона. Предпочтительно, средства оптимизации 230 могут быть выполнены с возможностью осуществления определенного пользователем сочетания градиентного способа для переменных, от которых критерии оптимизации зависят гладко (переменные решения, подаваемые в средства моделирования 300), и симплексного способа для переменных, зависимость от которых целевой функции носит шумовой или прерывистый характер (требования к диете, подаваемые в средства формирования состава 500). Альтернативно, могут использоваться другие способы оптимизации, включая (без ограничения) псевдоградиентные, стохастические способы и т.д.
[0069] Средства контроля и наблюдения 200 могут также быть выполнены с возможностью форматирования результатов оптимизации и вывода их через интерфейс пользователя 210. Результаты могут быть предоставлены как рекомендуемые оптимизированные значения для переменных входов. Результаты могут также включать рекомендуемые значения для дополнительных входных данных о животных, независимо от того, были ли входные данные о животных определены как переменный вход. Результаты могут также включать прогноз эффекта от практического применения оптимизированных значений переменных входов.
[0070] Средства контроля и наблюдения 200 могут быть выполнены с возможностью применения способа Монте Карло, в котором конкретный набор значений произвольно выбирается из набора распределений параметров модели с целью получения оптимизированных значений переменных входов. Этот процесс можно повторять множество раз, создавая распределение оптимизированных решений. Средства контроля и наблюдения 200 можно выбрать на основании типа оптимизации таким образом, чтобы выбрать значение, которое с наибольшей вероятностью обеспечит оптимальное решение, или значение, которое обеспечивает уверенность в том, что цель будет достигнута. Например, может быть выбрана простая оптимизация, которая дает чистый уровень энергии, который максимизирует среднесуточный привес для конкретного животного. Моделирование Монте Карло может обеспечить распределение требований,
-34-
CGL05/188EA01
включая различные уровни результирующей энергии, и производитель может выбрать тот уровень энергии, который, наиболее вероятно, максимизирует среднесуточный привес.
[0071] Средства контроля и наблюдения 200 могут также быть выполнены с возможностью приема реальных эмпирических данных обратной связи при применении оптимизированных значений переменных входов. Эмпирическая обратная связь может использоваться для того, чтобы отрегулировать переменные входы с целью дополнительной оптимизации системы животноводческого производства. Эмпирическая обратная связь может далее сравниваться с прогнозами результатов с целью отслеживания точности прогнозов. Эмпирическая обратная связь может быть обеспечена с помощью множества способов, таких как автоматизированный контроль, ручной ввод данных и т.д.
[0072] Эмпирическая обратная связь может быть любым типом данных, которые собраны или сгенерированы на основании наблюдений. Данные могут быть собраны автоматизированной системой или введены вручную на основании наблюдений или испытаний, проводимых пользователем. В зависимости от типа данных они могут собираться в режиме реального времени или периодически. Кроме того, эти данные могут уже быть представлены во входных данных о животных и обновляться в соответствии с любым изменяющимся значением. Отслеживаемая эмпирическая обратная связь в целом включает входные данные о животных, которые влияют на ежедневное состояние системы животноводческого производства, здоровье стада и т.д. Эмпирическая обратная связь может включать (без ограничения) информацию об окружающей среде, комфорте животных, корме, управлении системой производства, животных, состоянии рынка или другую экономическую информацию и т.д. Например, в системе производства говядины эмпирическая обратная связь может включать данные о внешнем виде тел животных, линейные измерения, ультразвуковые измерения, ежедневное потребление корма и т.д.
[0073] Информация об окружающей среде может включать данные окружающей среды животного, которые могут повлиять на производительность
-35-
CGL05/188EA01
животных. Например, температуры выше термонейтральной зоны могут привести к снижению потребления кормов животными. Температура может также повлиять на скорость прохождения, что, в свою очередь, скажется на усвоении питательных веществ, превращении белков/аминокислот, уровне питательных веществ в экскрементах и т.д. Температура может также привести к увеличению потребления корма. Например, ветер при низких температурах обуславливает потребность в энергии для согревания (дрожание).
[0074] Информация об окружающей среде может включать и другие данные, отличные от температурных. Например, при высоких температурах ветер может помочь в охлаждении тела, что обеспечит меньшую потерю сухого вещества в корме, меньшую потерю энергии на охлаждение (частое дыхание). Аналогично, увеличение относительной влажности может снизить комфорт коровы ввиду повышения тепловой нагрузки при высокой/низкой температуре.
[0075] Эмпирическая обратная связь может также зависеть от окружающей среды коровы. Например, погодные явления (солнце, снег, дождь, грязь и т.д.) важны при содержании коров вне помещения. Погодные явления могут влиять на температуру тела коровы и потребность животного в дрожании или частом дыхании, что также влияет на потребление и усвоение корма и т.д. Если коровы переходят с пастбища в коровник, грязь, буря или снег могут повлиять на количество энергии, необходимой для того, чтобы добраться до коровника и назад.
[0076] Другая информация об окружающей среде может быть связана с общим качеством окружающей среды животного и уровнем стресса, испытываемого животным. Например, большое количество животных на малой площади может оказать сильное влияние на производительность животного. В условиях большой скученности доминирующие коровы будут получать корм первыми, а остальные коровы будут получать "перебранный" корм, содержащий питательные вещества, отличные от первоначального состава. Кроме того, для высокой производительности коров им необходимо некоторое время лежать. А еще большая скученность может привести к тому, что коровы будут лежать в проходах, повышая риск повреждения вымени и появления мастита, или же стоять длительное время.
-36-
CGL05/188EA01
Другой пример информации об окружающей среде может включать количество света, доступ к воде и корму, надлежащее место для сна и стойла, где животные могут лежать, протоколы доения, при которых коровы ожидают в загоне не больше часа и т.д.
[0077] Хотя приведенные выше примеры касаются коров, следует понимать, что описанная система и способ могут быть аналогично применены к любому животному. Например, домашняя птица может также подвергаться стрессу и/или расти со скоростью менее оптимальной при повышенной температуре. Этот дополнительный стресс может быть снижен, например, путем применения большего количества вентиляторов, которые обеспечат прямой поток воздуха, использования периодического разбрызгивания воды и т.д.
[0078] Другая эмпирическая обратная связь может включать анализ фактического корма, потребляемого животными. Например, образец может быть взят из корма при потреблении его животными для анализа содержания питательных веществ и обеспечения правильности рациона для оптимизации продукции. Анализ может включать анализ компонентов, поступающих в систему животноводческого производства. Чтобы уменьшить чрезмерное отклонение от состава корма, можно использовать больше переменных компонентов при более низких нормах включения. Аналогично, эмпирические испытания могут включать анализ компонентов, обычно находящихся в среде животноводческого производства, например, качества воды, потребляемой животными. Вода может доставлять некоторые минеральные вещества в различных количествах или может иметь определенный уровень рН, что следует учитывать при составлении рациона.
[0079] Эмпирическое тестирование может также включать мониторинг практ ики управления системой животноводческого производства. Практика управления может включать время кормления, персонал, сбор продукции и т.д. Например, персонал системы животноводческого производства может влиять на продуктивность путем повышения или снижения комфортности условий содержания коров. Количество человек, их уровень опыта, время, необходимое для выполнения задач и т.д. могут влиять на комфорт коров.
-37-
CGL05/188EA01
[0080] Можно также отслеживать практику работы с животными. Практика управления животными может включать любые действия, которые могут повлиять на животных. Например, на животноводческое производство может влиять время выдачи корма. Время кормления может влиять на качество питания, особенно в жаркую погоду. Система может также быть выполнена с возможностью отслеживания частоты и продолжительности предоставления корма, который животное может съесть.
[0081] Практика сбора продукции также может оказывать влияние. Сбор продукции животноводческого производства может включать любой процесс получения результатов животноводческого производства, например, количество доений в день, частота сбора яиц и т.д., что может повлиять на потенциальную продуктивность. Большее число доений может повысить производство в условиях хорошего управления стадом. Для содействия производству может быть полезным увеличение числа доений коров на этапе начала лактации.
[0082] Эмпирическое тестирование может также включать мониторинг животных в системе животноводческого производства. Например, возможно наблюдение за метаболическими индикаторами животных. Метаболические индикаторы могут указывать на проблемы обмена веществ, такие как молочная лихорадка, кетоз, несбалансированность белков в рационе, перегрев и т.д. Другие проверяемые характеристики могут включать характеристики, которые необходимо проверить в лаборатории, такие как уровни неэстерифицированных жирных кислот (NEFA), бета гидроксилбутирата (ВНВА), рН мочи, азотмочевины в молоке (MUN), азотмочевины в крови (BUN), температура тела, АА крови, характеристик навоза, уровни двуокиси углерода, минералов, пробы жира для исследования остаточных уровней пестицидов и т.д. Другие отслеживаемые путем наблюдения характеристики могут включать пребывание животных в состоянии течки, хромоту, болезнь, беременность и т.д. Такие животные, возможно, не будут хорошо питаться и производить продукцию. Другие характеристики могут представлять собой сочетания этих категорий. Другие физиологические измерения могут включать микробный профиль или гистологические измерения.
-38-
CGL05/188EA01
[0083] Эмпирическое тестирование обеспечивает преимущество подтверждения точности прогнозирующих моделей, произведенных средствами моделирования 300. Результаты оптимизации, полученные из несовершенных моделей, могут отличаться от реальных результатов, полученных путем эмпирического тестирования. Система 100 может быть выполнена с возможностью обеспечения динамического контроля на основе обратной связи эмпирического тестирования, что позволяет регулировать входные данные о животных или генерировать значения, такие как состав корма животного, для достижения целевых значений, исходя из различия между результатами модели и обратной связи эмпирического тестирования. Кроме того, средства моделирования 300 могут быть выполнены с возможностью регулирования процесса создания моделей на основе данных, полученных через эмпирическое тестирование, для повышения точности будущих моделей.
[0084] Далее, средства контроля и наблюдения 200 могут быть выполнены с возможностью обеспечения динамического контроля моделей. После задания начального управляющего действия, например, состава корма, как будет обсуждено ниже со ссылкой на Фиг. 5, можно отслеживать ответ животных и сравнивать с прогнозом. Если ответ животных отклоняется слишком сильно от прогноза, может использоваться новое управляющее действие, например, состав корма. Например, если результат начинает превышать прогноз, некоторые значения можно изменить путем перехода на менее дорогой состав корма, другой поток воды и т.д. Если результат отстает от прогноза, переход на более высокие показатели состава корма может обеспечить достижение целевых показателей в конечном продукте. Хотя управляющее действие описано выше в отношении состава корма, оно может представлять собой любую другую контрольную переменную, например, скорость потока воды, частоту кормлений и т.д. Аналогично, можно изменять эту контрольную переменную, например, увеличивать или уменьшать скорость потока воды и т.д.
[0085] Теперь рассмотрим Фиг. 3, где приведена общая блок-схема, иллюстрирующая средства моделирования 300 согласно примеру варианта осуществления. Средства моделирования 300 включает средства требований 310,
-39-
CGL05/188EA01
средства моделирования результатов животных 320, средства моделирования результатов окружающей среды 330 и средства моделирования экономических результатов 340. В целом, средства моделирования 300 могут быть любым процессом или системой, выполненной с возможностью применения одной или нескольких моделей для ввода данных и получения выходных данных. Выходные данные могут включать любой тип прогноза или определенное значение, такое как потребность животных и/или прогнозы результатов, включая прогнозы результатов животных, прогнозы экономических результатов, прогнозы результатов окружающей среды и т.д.
[0086] Конкретнее, средства моделирования 300 выполнены с возможностью получения входной информации от средств контроля и управления 200, обработки информации, используя средства требований 310 и модель требований животных с получением набора требований животных. Далее, средства моделирования 300 могут быть выполнены с возможностью получения данных состава корма от средств контроля и управления 200 и обработки данных состава корма, используя любое сочетание средств моделирования результатов животных 320, средств моделирования результатов окружающей среды 330 и средств моделирования экономических результатов 340, чтобы получить по меньшей мере один прогноз результатов.
[0087] Модель требований животных, используемая средствами моделирования 300 для преобразования входных данных в один или несколько выходов, может состоять из системы уравнений, которые (при их решении) связывают входы, такие как размер животного, с потребностями животного, например, в белке, или системными требованиями, такими как место для размещения животного или распределение корма. Определенная математическая форма для модели не требуется: наиболее подходящий тип модели может быть выбран для каждого применения. Один пример - модели, разработанные Национальным Советом по Исследованиям (NRC), включающие алгебраические уравнения, которые описывают потребности в питании на основании эмпирических корреляций. Другой пример - MOLLY, основанная на метаболических переменных модель молочной коровы, разработанная профессором R.L. Baldwin (Университет
-40-
CGL05/188EA01
California-Davis). Модель может состоять из набора обыкновенных дифференциальных уравнений в явном виде и набора алгебраических уравнений, которые зависят от дифференциальных переменных. Очень общая модель может состоять из полностью неявного, соединенного набора частичных дифференциальных, обычных дифференциальных и алгебраических уравнений, которые должны быть решены в гибридном дискретно-непрерывном моделировании.
[0088] Модель может быть независимой от функциональных возможностей, связанных со средствами моделирования 300. Независимость позволяет усовершенствовать модель и числовые алгоритмы решения независимо и в различных группах.
[0089] Предпочтительно, средства моделирования 300 могут быть выполнены как основанный на уравнении пакет моделирования процессов для нахождения решений для широкого диапазона моделей в системе 100. Основанные на уравнениях средства моделирования абстрагируют числовые алгоритмы решений от модели. Эта абстракция позволяет разрабатывать модель независимо от разработки числовых алгоритмов. Абстракция также позволяет использовать единственную модель в различных вычислениях (моделирование установившегося состояния, динамическое моделирование, оптимизация, оценка параметра и т.д.). Средства моделирования могут быть выполнены с возможностью использования преимуществ формы и структуры уравнений для задач, таких как расчеты чувствительности. Эта конфигурация позволяет выполнять некоторые вычисления более надежно и/или более эффективно, чем это возможно, когда модель разработана как блок пользовательского компьютерного кода. Пакет моделирования процесса на основе уравнений является программным обеспечением, способным взаимодействовать непосредственно с уравнениями, которые составляют модель. Такие средства моделирования обычно анализируют уравнения модели и строят представление системы уравнений в памяти. Средства моделирования используют это представление, чтобы эффективно выполнять необходимые вычисления при моделировании установившегося режима, динамическом моделировании, оптимизации и т.д. Основанный на уравнениях
-41-
CGL05/188EA01
пакет моделирования процесса также позволяет включать вычисления, которые легче записать в виде комбинации процедур и математических уравнений. Примеры могут включать интерполяцию в большой таблице данных, вызов отдельных подпрограмм расчета, распределенных в виде компилированного кода, для которого отсутствуют уравнения и т.д. По мере разработки более новых и лучших алгоритмов решения они могут быть включены в средства моделирования 300 без необходимости внесения изменений модели, к решению которых приспособлены средства моделирования 300.
[0090] Согласно примеру варианта осуществления средства моделирования 300 могут быть средствами моделирования процесса. Средства моделирования процесса обычно включают множество алгоритмов решения, таких как автоматическое дифференцирование в обратном режиме, шахматный способ коррекции для чувствительности переменных, снижение индекса автоматической модели, надежные итерации Ньютона для решения нелинейных систем при плохих начальных значениях, безошибочное масштабирование переменных систем и арифметический интервальный способ определения событий состояния. Средства моделирования процесса используют разреженные операции линейной алгебры для прямого решения линейных систем. Разреженные операции линейной алгебры могут эффективно решать очень большие системы (сотни тысяч уравнений) без итерации. Средства моделирования процесса также обеспечивают особенно сильный набор возможностей оптимизации, включая невыпуклые нелинейные задачи со смешанными целыми числами (MINLPs) и оптимизацию глобальных переменных. Эти возможности позволяют средствам моделирования 300 решать задачи оптимизации, непосредственно используя модель. В частности, шахматный алгоритм коррекции является особенно эффективным способом расчета чувствительности, что часто является узким местом в общем расчете оптимизации.
[0091] Переменные входы для оптимизации, решаемой средствами моделирования 300, могут включать и фиксированные и изменяющиеся во времени параметры. Изменяющиеся во времени параметры обычно представляют как профили, образуемые набором значений в определенные моменты времени,
-42-
CGL05/188EA01
используя определенный способ интерполяции, такой как постоянные, линейные куски, сплайны Безье и т.д.
[0092] Средства моделирования 300 и связанные модели могут быть выполнены с возможностью периодического обновления и иметь соответствующую структуру. Согласно примеру варианта осуществления средства моделирования 300 и связанные модели могут быть реализованы в виде динамически подключаемой библиотеки (DLL). В выгодном варианте DLL может быть легко экспортирована без просмотра или изменения структуры.
[0093] Средства требований 310 могут быть любой системой или процессом, выполненными с возможностью получения входной информации о животных и генерирования требований животных путем применения одного или нескольких моделей требований к набору входных данных о животных. Модель требований может быть любым прогнозом потенциальных выходов, основанным на любом из множества наборов входов. Модель может быть простой, такой как корреляция между производством молока и количеством энергии в корме, или сложной, такой как переменная модель с расчетом потребности в питательных веществах для максимизации продуктивности креветок в водной аквакультурной системе. Средства требований 310 могут быть выполнены с возможностью выбора из множества моделей, исходя из входных данных о животных. Например, средства требований 310 могут включать модели для требований свиней, молочных коров, сопутствующих животных-компаньонов, лошадей, мясного скота, общих требований, требований домашней птицы, водных животных и т.д. Далее, каждая модель может быть связана со множеством моделей, основанных на дополнительной классификации, например, стадия развития, уровень стресса и т.д.
[0094] Требования животных, составленные средствами требований 310, могут включать список потребностей в питательных веществах для определенного животного или группы животных. Требования животных могут быть описанием полного рациона, который должно получать животное или группа животных. Требования животных также могут быть определены в виде питательных параметров ("питательных веществ"). Питательные вещества и/или пищевые
-43-
CGL05/188EA01
параметры могут включать термины, обычно называемые питательными веществами, а также группы ингредиентов, данные микробных измерений, индексы здоровья, отношения между различными компонентами и т.д. В зависимости от степени сложности системы 100 требования животных могут включать относительно маленький набор питательных веществ или большой набор питательных веществ. Кроме того, набор требований животных может включать ограничения или пределы количества любого конкретного питательного вещества, сочетания питательных веществ и/или определенных компонентов. Ограничения или пределы полезны в случае, например, когда было установлено, что более высокие уровни определенных питательных веществ или сочетание питательных веществ могут представлять угрозу для здоровья животного. Кроме того, ограничения могут налагаться на основании дополнительных критериев, таких как влажность, вкусовая привлекательность и т.д. Ограничения могут быть минимумами или максимумами и могут применяться к требованиям животных в целом, любому конкретному компоненту или любым сочетаниям ингредиентов. Хотя описание касается питательных веществ, требования животных могут включать любые требования, связанные с животным, такие как требования к месту расположения, нагреву и т.д.
[0095] Дополнительно, требования животных могут быть составлены в виде диапазонов приемлемых уровней питательных веществ. Использование диапазонов питательных веществ обеспечивает большую гибкость при формулировании состава корма, как будет описано ниже со ссылкой на Фиг. 3.
[0096] Средства требований 310 могут также быть выполнены с возможностью учета различной усвояемости питательных веществ. Например, усвоение некоторых питательных веществ зависит от потребленного количества. Например, процент используемого организмом животного фосфора, поступившего с едой, может уменьшаться при увеличении потребленного количества. Пищеварительный трактат животного в состоянии усвоить определенное количество фосфора, а остаток пройдет через организм животного без изменений. Соответственно, использование фосфора будет находиться в обратной зависимости от количества фосфора в корме животного после достижения определенного уровня.
-44-
CGL05/188EA01
Усвоение может также зависеть от присутствия или отсутствия других питательных веществ, микробов и/или ферментов, эффектов обработки (например, желатинизация, покрытие для замедленной абсорбции и т.д.), животноводческого производства или стадии жизни животного, предыдущего уровня питания и т.д. Средства моделирования 300 могут быть выполнены с возможностью учета этих влияний. Например, средства моделирования 300 могут быть выполнены с возможностью регулирования потребности в определенном питательном веществе, исходя из наличия другой питательной добавки.
[0097] Средства требований 310 могут также быть выполнены с возможностью учета различного усвоения животными. Входные данные о животных могут включать информацию, указывающую состояние здоровья животного, уровень воздействия стресса на животное, репродуктивное состояние животного, способы кормления животного и т.д., поскольку они влияют на потребление и переваривание корма животным. Изменения, связанные с состоянием иммунитета, могут привести к увеличению стоимости содержания для задействования защитных систем, в то же время уменьшая свободное потребление корма. Например, уровень воздействия стресса на животное может уменьшить общее потребление корма животным, а состояние кишечника может увеличить или уменьшить показатель прохождения пищи. Согласно другому примеру, изменения в микробном профиле животного могут указать на изменение в переваривании питательных веществ в процессах от ферментативного переваривания до бактериальной ферментации.
[0098] В Таблице 2 ниже приведен пример списка питательных веществ, которые могут быть включены в требования животных. Согласно примеру варианта осуществления в требованиях животных каждое из перечисленных питательных веществ может быть связано с величиной, процентом, диапазоном или другой мерой количества. Список питательных веществ может быть изменен с тем, чтобы он включал больше, меньше питательных веществ, другие питательные вещества, исходя их различных факторов, таких как тип животных, состояние здоровья животных, доступность питательных веществ и т.д.
-45-
CGL05/188EA01
Таблица 2
Питательные вещества, подходящие для составления потребностей
животных
ADF
Животный жир
Аскорбиновая кислота
Аргинин (полный и/или усваиваемый)
Зола
Биотин
Кальций
Отношение кальций/фосфор
Хлорид
Холин
Хром
Кобальт
Медь
Цистин (полный и/или усваиваемый)
Сухое вещество
Жир
Волокна
Фолиевая кислота
Гемицеллюлоза
Иод
Железо
Изолейцин (полный и/или усваиваемый)
Лактоза
Лазалоцид
Лейцин (полный и/или усваиваемый)
Лизин (полный и/или усваиваемый)
Магний
Марганец
Запас
Метионин (полный и/или усваиваемый)
Влага
Моненсин
NDF
NEg (Чистая энергия на привес)
NEI (Чистая энергия лактации)
NEm (Чистая энергия поддержания)
NFC (Неволокнистый углевод)
Ниацин
Фенилаланин(полный и/или усваиваемый)
Фосфор
Фосфат
Калий
Белок
Пиридоксин
Индекс Rh (Индекс здоровья рубца)
Рибофлавин
Грубый NDF
Ром Solsug (Растворимый в рубце сахар)
Rumres NFC (Остаточный неволокнистый углевод в рубце)
RUP (Неразрушаемый в рубце белок)
Соль
Селен
Простой сахар
Натрий
Sol RDP (Растворимый и разрушаемый в рубце белок)
Сера
ME (Метаболизируемая энергия)
Тиамин
Треонин (полный и/или усваиваемый)
Полный RDP
Триптофан (полный и/или усваиваемый)
Валин(полный и/или усваиваемый)
Витамин А
Витамин В12
Витамин В6
Витамин D
Витамин Е
Витамин К
Цинк
Индекс здоровья кишечника
Жирные кислоты (ЕРА, DHA, линолевые и т.д.)
Холестерин
Фосфолипиды
UFC
-46-
CGL05/188EA01
[0099] Средства требований 310 могут быть выполнены с возможностью составления требования животных на основании одного или нескольких критериев требований. Критерии требования могут использоваться, чтобы определить цель, для которой необходимо составить требование. Например, примеры критериев требований могут включать экономические ограничения, такие как максимизация производства, замедление роста для попадания в наилучшее время рынка или производство продукции животноводства по самой низкой себестоимости. Требования животных могут использоваться для того, чтобы подготовить состав корма для животного. Соответственно, требования животных могут использоваться как входные данные о животных.
[0100] Средства требований 310 могут также быть выполнены с возможностью составления требований животных, исходя из одной или нескольких динамических моделей использования питательных веществ. Динамическое использование питательных веществ может включать модель количества питательных веществ, потребленных животным с кормом, которое используется животным, на основании информации, полученной в виде входных данных о животных, таких как здоровье животных, способ кормления, форма корма (пюре, шарики, экструдированный корм, размер частицы и т.д.), стабильность корма в воде, несъеденная пища, температура воды и ее влияние на уровни ферментов и т.д. Использование питательных веществ может также зависеть от присутствия или отсутствия других питательных добавок, микробов и/или ферментов, эффектов обработки (например, желатинизация, покрытие для замедленной абсорбции и т.д.), животноводческого производства или стадии жизни животного, предыдущего уровня питания и т.д.
[0101] Средства моделирования 300 могут быть выполнены с возможностью учета этих влияний. Например, средства моделирования 300 могут быть выполнены с возможностью регулирования уровня определенного питательного вещества, определенного во входных данных о составе корма, от уровня, определенного на основании требования животного до другого уровня, основанного на присутствии или отсутствии другого конкретного питательного вещества. Используя
-47-
CGL05/188EA01
приведенный выше пример с фосфором, на количество фосфора, используемого животным, могут также влиять другие питательные вещества в рационе животного. Например, присутствие определенного микроба в пищеварительном тракте животного (естественное или обеспеченное пищевой добавкой) может фактически увеличить использование фосфора выше обычных уровней и снизить количество вещества, выводимого из организма животного с отходами.
[0102] Соответственно, вход - состав корма животного - может быть изменен, исходя из применяемой модели использования питательных веществ. Однако, это изменение может повлиять на состав корма, включая состав корма, который был только что изменен. Соответственно, компенсация для модели использования питательных веществ может потребовать итерационных вычислений с постоянным обновлением значений до получения конечной величины, находящейся в предварительно заданных интервала допуска.
[0103] Средства требований 310 могут также быть выполнены с возможностью учета различий в переваривании и использовании питательных веществ животным. Входные данные о животных могут включать информацию, указывающую состояние здоровья животного, уровень воздействия стресса на животное, репродуктивное состояние животного, способы кормления животного и т.д., поскольку они влияют на потребление и переваривание корма животным. Например, уровень воздействия стресса на животное может уменьшить общее потребление корма животным, а состояние кишечника может увеличить или уменьшить показатель прохождения пищи. Альтернативно, уровень стресса может изменить фактический метаболизм животного. Например, на метаболизм животного может повлиять вызванное стрессом выделение кортизона. Другие примеры модификаторов метаболизма могут включать каскады простагландинов иммунной системы и других провоспалительных цитокинов, лейкоцитов, антител и других иммунных клеток и веществ, импланты содействия росту и адренергические пищевые добавки. Эти реакции смещают участок и степень переваривания, изменяют потребление питательных веществ и заставляют переваренные питательные вещества переходить в более катаболическое состояние.
-48-
CGL05/188EA01
[0104] Средства моделирования результатов животных 320 могут быть процессом или системой, включающими множество моделей, аналогичных моделям, описанным выше в отношении средств требований 310. Модели, используемые в средствах моделирования результатов животных 320, получают состав корма от средств формирования состава 300 через средства контроля и управления 200 и входные данные о животных и применяют модели к составу корма, чтобы получить один или несколько прогнозов результатов животных. Прогноз результатов животных может быть любым прогнозом производительности животных, который будет получен на основании входного значения состава корма и других переменных входов.
[0105] Средства моделирования результатов окружающей среды 330 могут быть процессом или системой, включающими множество моделей, аналогичных моделям, описанным выше в отношении средств требований 310. Модели, используемые в средствах моделирования результатов окружающей среды 330, получают состав корма от средств формирования состава 300 через средства контроля и управления 200 и применяют модели к составу корма и входным данным животных, чтобы получить один или несколько прогнозов результатов, основанных на факторах окружающей среды. Прогноз результатов окружающей среды может быть любым прогнозом результатов, который будет получен на основании входного значения состава корма, входных данных о животных и факторов окружающей среды.
[0106] Средства моделирования экономических результатов 340 могут быть процессом или системой, включающими множество моделей, аналогичных моделям, описанным выше в отношении средств требований 310. Модели, используемые в средствах моделирования экономических результатов 340, получают состав корма от средств формирования состава 300 через средства контроля и управления 200 и применяют модели к составу корма и входным данным животных, чтобы получить один или несколько прогнозов результатов, основанных на экономических факторах. Прогноз экономических результатов может быть любым прогнозом результатов, который будет получен на основании входного значения состава корма, входных данных о животных и экономических факторов.
-49-
CGL05/188EA01
[0107] Прогнозы результатов могут включать разнообразные данные, связанные с получаемыми выходами на основании набора входов. Например, прогнозы результатов могут включать информацию, связанную с результатами определенного животного, такого как продукция, произведенная животным. Выход может включать, например, содержание питательных веществ в яйцах птицы, качественные показатели мяса животных, содержимое отходов животного, влияние животного на окружающую среду и т.д.
[0108] Согласно примеру варианта осуществления средства моделирования 320, 330 и 340 могут работать параллельно или последовательно с получением множества прогнозов результатов. Множество прогнозов результатов животных могут остаться разделенными или быть объединены в единый всесторонний прогноз результатов. Альтернативно, прогнозы результатов могут быть составлены на основании одних средств моделирования или сочетания не всех средств моделирования.
[0109] Средства требований 310 могут также включать дополнительные средства моделирования, необходимые для составления прогнозов результатов, отрегулированных таким образом, чтобы удовлетворить определенным пользовательским критериям. Например, средства требований 310 могут включать средства моделирования общего состава, средства моделирования состава яйца, состава жира и мяса, вывода отходов, средства расчета энергии поддержания и т.д.
[ОНО] Теперь рассмотрим Фиг. 4, где приведена общая блок-схема, иллюстрирующая средства компонентов 400 и средства формирования состава 500 согласно примеру варианта осуществления. Средства компонентов 400 выполнены с возможностью обмена информацией со средствами формирования состава 500. Средства компонентов 400 и средства формирования состава 500 в целом выполнены с возможностью генерирования состава корма на основании доступных компонентов и полученных требований животных.
[0111] Средства компонентов 400 включают один или несколько списков доступных компонентов в одном или нескольких местоположениях. Список также включает дополнительную информацию, связанную с компонентами, такими как
-50-
CGL05/188EA01
местоположение компонента, питательные вещества, связанные с компонентом, затраты, связанные с компонентом, и т.д.
(0112] Средства компонентов 400 могут включать первый список 410 местоположений, второй список 420 местоположений компонентов и третий список 430 местоположений компонентов. Первый список компонентов 410 может включать список компонентов, доступных в первом местоположении, таких как компоненты на ферме пользователя. Второй список компонентов 420 может включать список компонентов, которые можно купить у производителя компонента. Третий список компонентов 430 может включать список компонентов, находящихся в целевой окружающей среде животного, например, фураж на пастбище, планктон (зоопланктон, фитопланктон, и т.д.), мелкая рыба в аквакультурном водоеме и т.д. Список компонентов может также включать входы питательных веществ окружающей среды. Входы питательных веществ окружающей среды могут быть любым питательным веществом или питательными веществами, которые получены и/или использованы животным, но не были в его корме.
[0113] Рассмотрим теперь третий список компонентов 430. Пример списка компонентов, находящихся в целевой окружающей среде животных, может включать список минеральных веществ, содержащихся в воде. Полное потребление воды животным может быть оценено на основании известных показателей потребления, таких как отношение потребляемой воды к потребляемому сухому веществу. Потребление компонента или питательного вещества может включать фактическое потребление, а также получение животным путем абсорбции, формирование в ходе протекания процессов в организме и т.д. Это отношение может быть принятым равным среднему значению или, более предпочтительно, вычисленным на основании известных свойств корма и животных. Минеральный состав воды, предоставленной производителем, может быть измерен на месте. Эта вода с измеренным минеральным составом и рассчитанный уровень потребления могут быть включены в третий список компонентов 430. Хотя минеральный состав приведен в качестве примера, следует понимать, что список компонентов может включать любой уровень питательных веществ или характеристику воды, например, рН воды.
CGL05/188EA01
[0114] Альтернативно, третий список компонентов 430 может включать общее содержание питательных веществ в водной экосистеме. Вклад экосистемы в общее питание может быть включен различными способами. Например, можно взять образец и проанализировать его на полное содержание питательных веществ, а затем включить в третий список 430. Предпочтительно, модели, решенные в средствах моделирования 300, могут быть расширены, чтобы включать не только виды - объекты производства, но и другие виды, которые живут в экосистеме. Модель может включать один или несколько из следующих влияний: конкуренция с другими видами за еду, поедание видами - объектами производства других видов в экосистеме, рост других видов со временем в ответ на вывод питательных веществ или токсинов, температура, солнечный свет и т.д. Модели могут также учитывать потребление/использование входов питательных веществ окружающей среды, исходя из этапа жизни животного, данных об условиях роста, анализа компонентов и т.д.
[0115] Кроме того, третий список компонентов 430 может представлять закрытую систему питания, в которой выходы являются результатом вводимого корма, который рассматривается в качестве входа для формирования третьего списка компонентов 430. Например, животное может первоначально получать рацион, составленный из питательных веществ из первого списка компонентов 410 и/или второго списка компонентов 420. Использование животным питательного состава может быть определено в средствах моделирования 300, которые более подробно описаны ниже, и передано средствам формирования состава 500 для оптимизации в соответствии с установленными требованиями животных. Средства моделирования 300 могут также быть выполнены с возможностью формирования прогноза количества и качества питательных веществ, которые не используются животным, и/или питательных веществ в отходах животного, в окружающей среде животного.
[0116] Выход неиспользуемых или выводимых с отходами питательных веществ может использоваться для того, чтобы составить прогноз изменений в окружающей среде животного и состав третьего списка компонентов 430. Например, если животное - водное животное, такое как моллюск, выход моллюска
-52-
CGL05/188EA01
может использоваться в вычислении прогнозируемых изменений в запасе морских водорослей. Этот измененный запас водорослей рассматривают как компонент в третьем списке компонентов 430 в той мере, в какой животные потребляют водоросли как часть рациона. Дополнительный компонент может уменьшить или иным образом изменить расчетные требования животного. Вполне понятно, как описанные выше взаимодействия могут использоваться для создания ряда циклических контуров обратной связи, чтобы оптимизировать животноводческое производство. Кроме того, оптимизированный корм может быть оптимизирован на основании требований всей биомассы экосистемы в дополнение к животному.
[0117] Согласно еще одному примеру варианта осуществления, прогнозы результатов, составленные средствами моделирования 300, могут использоваться для оценки биомассы и питательного содержания первого вида, который является источником пищи для второго вида. Первый вид может быть водорослью, бактерией, беспозвоночным или позвоночным. Соответственно, выход средств моделирования 300 может использоваться для определения компонентов в третьем списке компонентов 430, включая биодоступность и полное предоставление питания. Например, если первый вид - морская креветка, а второй вид - морская рыба, средства моделирования 300 могут быть использованы для составления рекомендаций для того, чтобы оптимизировать скорость роста и/или питательное содержание морской креветки. Популяция морской креветки может быть рассчитана с учетом прогнозов питания для морских рыб. Морская креветка может быть компонентами в третьем списке компонентов 430 и может использоваться в качестве компонентов при составлении оптимального состава корма для морской рыбы. Конкретнее, компоненты в третьем списке компонентов 430 могут быть переданы переменным питательным средствам 450, которые рассмотрены ниже, и средствам формирования состава 500. Далее, прогнозы результатов, связанные с первым животным, могут использоваться, чтобы составить прогноз будущих компонентов в третьем списке компонентов 430 и их характеристик.
[0118] Как показано в приведенном выше примере, средства моделирования 300, в сочетании с третьим списком компонентов 430, могут использоваться, чтобы смоделировать все взаимодействие между животным, организмами в его
-53-
CGL05/188EA01
окружающей среде и самой окружающей средой. Взаимодействие может использоваться, чтобы удовлетворить текущие требования животных и составить прогноз для животного, других организмов и окружающей среды.
[0119] Например, окружающая среда третьего списка компонентов 430 может включать компоненты и соответствующие питательные вещества на пастбище с травой. Пастбище может быть удобрено азотом, калием и фосфором. Удобрение может быть естественным, таким как навоз коров или помет домашней птицы, или искусственным, таким как химическое удобрение.
[0120] Пастбищем может управлять производитель животных таким образом, что пырей не будет достигать стадии, более зрелой чем ранняя стадия выхода в трубку - оптимальной зрелости по питательному качеству. После достижения зрелости травы на пастбище можно выпасать 400 фунтовых телят в течение приблизительно двух месяцев. Следует понимать, что пасущееся животное естественным образом удобряет пастбище. При выпасании телят они непрерывно прибавляют в весе, прежде всего за счет минералов, воды и белков. Соответственно, азот, калий и фосфор, используемые для удобрения пастбища, становятся пищевым компонентом телят.
[0121] После того, как скот перегнан с пастбища в другое место, производитель животных может решить дать траве отрасти до стадии сбора урожая. Собранная трава может быть переработана в другой источник пищи, такой как мука для хлеба, или может использоваться как подстилка для животных. Трава, используемая в качестве подстилки, может в конечном итоге быть собрана вместе с навозом скота и вывезена назад на пастбище. Питательные вещества в соломе и навозе могут быть обработаны дисками и культивированы на пастбище, после чего поглощены корнями следующего урожая травы.
[0122] Соответственно, система 100, использующая средства моделирования 300, может быть выполнена с возможностью итеративного анализа переменных входов, которые влияют не только на животных, но также и на окружающую среду животного, которая может в свою очередь повлиять на животных. Каждый прогноз
-54-
CGL05/I88EA01
средств моделирования 300 может итеративно выполняться для определения влияния на связанные входы на основании текущих прогнозов.
[0123] Третий список компонентов 430 может также включать прогнозы результатов, составленные средствами моделирования 300. Например, содержание питательных веществ в молоке может быть смоделировано для определенных животных и для конкретного производителя. Эта модель содержания питательных веществ в молоке может использоваться как третий список компонентов 430 для потребления детенышем.
[0124] Каждый список компонентов может также включать дополнительную информацию, связанную с компонентами. Например, список компонентов может включать список затрат, связанных с тем или иным компонентом. Альтернативно, компонент в первом местоположении может включать затраты, связанные с производством компонента, хранением компонента, распределением компонента и т.д., в то время как компонент во втором местоположении может включать стоимость, связанную с покупкой компонента, а компонент в третьем местоположении может включать стоимость, связанную с увеличением биомассы, изменением питательного профиля, изменением доступности питательных веществ и т.д. Дополнительная информация может включать любой тип информации, которая может относиться к более поздним этапам обработки.
[0125] Таблица 3 ниже содержит примерный список компонентов, которые могут использоваться в подготовке состава корма. Список компонентов может включать больше, меньше компонентов, другие компоненты в зависимости от множества факторов, таких как доступность компонента, цена, тип животных и т.д.
-55-
CGL05/188EA01
Таблица 3
Примеры компонентов, подходящих для
использования при разработке состава корма
Подкисленное мыло
Активные сухие дрожжи
Люцерновая мука
Обезвоженная люцерна
Алимет
Культура алка
Алькатен
Миндальная скорлупа
Хлористый аммоний
Лигнин аммония
Полифосфат аммония
Сульфат аммония
Ампрол
Ампрол Этопаба
Безводный аммиак
Аппетеин
Апрамицин
Арсанилиновая кислота
Аскорбиновая кислота
Осиновая подстилка
Авизим
Цинк Бацитрацин
Хлебобулочные продукты
Ячмень
Крошенный ячмень
Молотый ячмень
Лущенный ячмень
Оболочки ячменя
Серединки ячменя
Иголки ячменя
Катанный ячмень
Целый ячменные зерна
Ячмень - с ферментом
Бэймаг
Свекла
Мякоть свеклы
Биотин
Сопутствующие бисквитные продукты
Черные бобы
Высушенная кровь
Костная кормовая мука
Пивной рис
Тростник Брике
Гречиха
Кальций в виде кусочков
Кальций в виде лепешек
Хлористый кальций
Формат кальция
Йодат кальция
Сульфат кальция
Кальций
Канадский горох
Сыворотка тростника
Лепешки из канолы
Измельченная канола
Мука из канолы
Масло канолы
Грубая смесь масел канолы
Смесь масел канолы
Высевки канолы
Зерна канолы
Карбадокс
Зародыш дикой карубы
Мука дикой карубы
Побочные продукты орехов кешью
Мука из отходов зубатки
Холина хлорид
Трипиколинат хрома
Мякоть цитрусовых
Клопидол
Кобальт
Карбонат кобальта
Сульфат кобальта
Лепешка какао
Скорлупа какао
Оксид меди
Сульфат меди
Кукурузные чипсы
Рубленная кукуруза
Кукуруза грубо рубленная
Кукуруза грубого помола
Крупно размолотая кукуруза
Дистилляты кукурузы
Порошок кукурузы
Кукурузная мука
Отруби кукурузных зародышей
Мука кукурузных зародышей
Клейковина кукурузы
Кукуруза с высоким содержанием масла
Кусочки кукурузы
Лущенная кукурузная мука
Кукурузное масло
Остатки кукурузы
Кукурузный крахмал
Смесь кукурузы/сахара
Кукуруза - ломаная
Кукуруза - резанная
Мелко размолотая кукуруза
Размолотая и жареная кукуруза
Обработанная паром кукуруза
Отпаренная кукуруза
Цельные зерна кукурузы
Отобранные семена хлопчатника
Оболочки семян хлопчатника
-56-
CGL05/188EA01
Мука хлопчатника
Хлопковое масло
Целые семена хлопчатника
Кумафо
Отобранные бобы
Датская рыбная мука
Декохинат
Декстроза
Дрожжи Diamond V
Двунатриевый фосфат
Дистилляты зерен
Сухие яблочные выжимки
Сухие пивные дрожжи
Сушеные дистилляты майло
Сушеная свинина
Порошок цельного молока
Дьюраласс
Ферментный усилитель
Соли Эпсома
Экструдированные зерна
Экструдированная соевая мука
Жир
Мука из перьев
Овсовый корм
Фенбендазол
Фермакто
Хлорид железа
Карбонат железа
Карбонат железа
Сульфат железа
Измельченные отруби
Рыбная мука
Рыба
Приправы
Фолиевая кислота
Свежий ароме
Жареные ости пшеницы
Золотая краска
Золотая добавка
Зерновая пыль
Просеянное зерно
Гранитный песок
Виноградные выжимки
Зеленая краска
Зеленая добавка
Гуаровая камедь
Твердые оболочки
Экстракт гемицеллюлозы
Сельдевая мука
Мамалыга
Гигромицин
Мука индийской сои
Оксид железа, красный
Оксид железа, желтый
Измельченные семена
Водорослевая мука
Влажный кем
Лактоза
Ларвадекс
Лазалоцид
Левамс Hcl
Известняк
Линко
Линкомикс
Линкомицин
Мука их семян льна
Жидкие растворимые вещества из рыбы
Люпины
Лизин
Магний
Сульфат магния
Побочные продукты солода
Марганца оксид
Кленовая приправа
Масонекс
Мясокостная кормовая мука
Мясная мука
Мепрон
Метионин
Просеянное просо
Белое просо
Размолотое просо
Связывающее вещество майло
Майло грубого помола
Рубленое майло
Целые зерна майло
Минеральная приправа
Минеральное масло
Смешанная кровяная мука
Патока
Смесь патоки
Высушенная патока
Свекла стандарта патоки
Тростник стандарта патоки
Шарики патоки
Пле:невой гриб
Моненсин
Моноаммониевый фосфор
Мононатрия глутамат
Мононатрия фосфат
Оболочки азиатской фасоли
Мука горчицы с высоким содержанием жира
Горчичное масло
Рубленая горчица
Нарасин
Натуфос
Ниацин
Никарбазин
Нитарзон
Кусочки овсяных зерен
Овсяная мука
Овсяная крупа
Оболочки овсяного зерна
Побочные продукты получения овсяной муки
Просев овсяных зерен
Цельные зерна овса
Овсяный корм
Овсяные хлопья
Размолотый овес
-57-
CGL05/188EA01
Овес без оболочек
Овес высшего качества
Катаный овес
Цельные зерна овса
Раковины устриц
Рис Пэдди
Ядра пальмы
Растительный пепсин
Фермент растительного пепсина
Мука из красного перца
Обработанный кипятком рубленный рис
Побочный продукт гороха
Гороховая мука
Арахисовая мука
Оболочка арахиса
Мука пелкот
Фосфат
Фосфорная кислота
Фосфор
Дефторированный фосфор
Свиной нектар
Полоксален
Попкорн
Просевы попкорна
Свиная Плазма; Сушёная
Свиная кровяная мука
Порзим
Посистак
Бикарбонат калия
Карбонат калия
Сульфат магния калия
Сульфат калия
Картофельные чипсы
Мука из крови/пера домашней птицы
Мука из крови домашней птицы
Побочный продукт домашней птицы
Предварительно диспергированная глина
Пробактериальные факторы роста
Прокаиновый пенициллин
Пропионовая кислота
Пропиленгликоль
Кислый пиран
Пиридоксин
Анисовый корм
Рабон
Рапсовая мука
Красная приправа
Красное просо
Рибофлавин
Отруби риса
Фракции побочных продуктов риса
Рисовая пыль
Размолотый рис
Оболочки риса
Побочный продукт производства рисовой муки
Молотые отходы риса
Роксарзон
Рубец
Руменсин
Рожь
Дистилляты ржи
Рожь с ферментами
Сафлоровая мука
Сафлоровое масло
Семена сафлоры
Мука из саго
Салиномицин
Соль
Мука из раковины
Мука из морских водорослей
Селен
Продукт из раковин
Побочные продукты креветок
Шелковичные черви
Сипернат
Ацетат натрия
Бензоат натрия
Двууглекислая сода
Молибдат натрия
Сесквикарбонат натрия
Сульфат натрия
Солулак
Соевая мука
Соевая паста
Концентрат соевых белков
Соевые лепешки
Побочный продукт обработки сои
Побочный продукт соевого молока
Оболочки сои
Размолотая соя
Соевое масло
Остатки сои
Экструдированная соя
Жареная соя
Экструдированные соевые зерна
Спрей яичного порошка
Стандартный микропремикс
Крахмальная патока
Отпаренные кукурузные хлопья
Отпаренные пшеничные хлопья
Сахар (тростник)
Сульфамекс-Ормето
Сера
Мука из подсолнечника
Семена подсолнечника
Сало
Краска на основе сала
Смесь сала
Мука из тапиоки
Выжимки из тапиоки
Таурин
Террамицин
Тиабензол
Монотиамин
Треонин
-58-
CGL05/188EA01
Тиамулин
Тилмикозин
Томатные выжимки
Минералы в следовом количестве
Трикальцийфосфат
Тритикал
Триптофан
Триптозин
Мука из отходов тунца
Тилан
Тилозин
Мочевина
Смесь растительных масел
Виргиниамицин
Витамин А
Комплекс Витамина В
Витамин В12
Витамин D3
Витамин Е
Мука из грецкого ореха
Отруби пшеницы
Пшеница грубого помола
Мука зародышей пшеницы
Клейковина пшеницы
Порезанная пшеница
Молотая пшеница
Смесь пшеницы
Пшеничная лапша с низким содержанием жира
Красная пшеница
Пшеничный крахмал
Пшеничная солома
Пшеница с ферментом
Молотая пшеница
Пшеничные ролики
Цельные зерна пшеницы
Высушенная сыворотка
Сывороточная пропитка
Концентрат белков сыворотки
Высушенный продукт сыворотки
Сушеные пивные дрожжи
Дрожжи, сахарная свекла
Цинк
Оксид цинка
Зоалин
-59-
CGL05/188EA01
[0126] Средства управления компонентами 400 могут также включать информационную базу данных о компонентах 440. Информационная база данных о компонентах 440 может включать любой вид информации, связанной с компонентами, которые будут использоваться в формировании состава корма, такой как информация о питательных веществах, стоимости, пользовательская информация и т.д. Информация, хранящаяся в базе данных 440, может включать любое множество типов информации, таких как общая информация, пользовательская информация, информация в реальном времени, историческая информация, географическая информация и т.д. Информационная база данных о компонентах 440 может использоваться средствами работы с компонентами 400, чтобы предоставить информацию, необходимую для получения оптимизированного состава корма, в сочетании с информацией, предоставленной пользователем.
[0127] Информационная база данных о компонентах 440 может также быть выполнена с возможностью доступа к внешним базам данных для получения дополнительной соответствующей информации, такой как информация о рынке корма. Информация рынка корма может также включать текущие цены компонента, исторические цены на продукцию, информацию производителя компонента, содержание питательных веществ в компоненте, временную информацию о рынке, географическую информацию рынка, информацию о стоимости поставок и т.д. Информационная база данных о компонентах 440 может также быть связана со средствами моделирования типа Монте-Карло, выполненными с возможностью предоставления прошлых распределений цен компонентов и другой информации, которая может использоваться в качестве входа для других компонентов системы 100.
[0128] Средства управления компонентами 400 могут также включать средства переменных питательных веществ 450, выполненные с возможностью отслеживания и прогнозирования факторов, которые могут повлиять на питательный состав компонента. Например, средства переменных питательных веществ 450 могут быть выполнены с возможностью прогнозирования питательного состава компонентов с течением времени. Питательный состав для некоторых
-60-
CGL05/188EA01
компонентов может изменяться с течением времени, в зависимости от способа хранения, транспортировки, естественного выщелачивания, обработки и т.д. Далее, средства переменных питательных веществ 450 могут быть выполнены с возможностью отслеживания изменения питательного состава компонентов, полученных от определенных производителей компонента, чтобы спрогнозировать вероятный питательный состав для компонентов, полученных от этих определенных производителей компонента.
[0129] Средства переменных питательных веществ 450 могут также быть выполнены с возможностью учета изменения в питательном содержании компонентов. Оценка изменения компонента может быть вычислена на основании информации, связанной с конкретным компонентом, поставщиком компонента, тестированием образцов компонента и т.д. Согласно примеру варианта осуществления зарегистрированная и/или оцененная изменчивость и ковариация могут использоваться для создания распределений, испытываемых в способе Монте-Карло. В этом подходе фактическое питательное содержание компонентов в оптимизированном составе корма повторно выбирается из этих распределений с получением распределения питательного содержания. Потребности в питательных веществах могут затем быть пересмотрены с целью обнаружения тех питательных веществ, которые в недостаточной степени присутствуют в корме. Процесс может быть повторен, пока не будет достигнут желаемый доверительный уровень для всех питательных веществ. Фактическое питательное содержание компонентов может использоваться для составления состава корма для животного. Соответственно, питательное содержание компонентов может также использоваться как входные данные для получения состава корма для животных.
[0130] Рассмотрим теперь средства формирования состава 500. Они выполнены с возможностью получения требований животных от средств моделирования 300 через средства контроля и управления 200 и данных о питательных веществах средств работы с компонентами 400 на основании имеющихся компонентов и сгенерировать состав корма. Средства формирования состава 500 рассчитывают состав корма с наименьшей стоимостью, имеющего заданные уровни питательных веществ, определенных в потребностях животных.
-61-
CGL05/188EA01
[0131] Состав корма с наименьшей стоимостью может быть получен с использованием линейной программной оптимизации, известной в данной отрасли. Состав с наименьшей стоимостью обычно формируется таким образом, чтобы использовать доступные компоненты в сочетании с купленными компонентами для создания оптимизированного состава корма. Конкретнее, линейное программирование включает источники питательных веществ, предоставленные пользователем, такие как зерна, фураж, силос, жиры, масла, микропитательные вещества или белковые добавки, в качестве компонентов с постоянным вкладом в общий состав корма. Эти вклады затем вычитают из оптимального состава; различие между общим рецептом и этими предоставленными пользователем компонентами составляет комбинации компонентов, которые должны быть произведены и проданы клиенту.
[0132] Альтернативно, процесс формулировки состава может быть выполнен как моделирование Монте-Карло с включением изменения цены компонента в качестве исторических или прогнозируемых диапазонов в созданное распределение и с проведением в дальнейшем оптимизации, как описано выше.
[0133] Теперь рассмотрим Фиг. 5, где приведена блок-схема, иллюстрирующая способ 600 оптимизации животноводческого производства согласно примеру варианта осуществления. Способ 600 в целом включает идентифицирующие оптимизированные значения для одного или нескольких входных сведений о животных согласно по меньшей мере одному критерию оптимизации. Хотя описание способа 600 включает определенные шаги и определенный порядок этапов, следует отметить, что может выполняться большее, меньшее количество этапов и/или в другом порядке для осуществления описанных здесь функций. Далее, выполнение этапа может потребовать повторного выполнения предыдущего этапа. Соответственно, хотя этапы приведены для ясности в линейном представлении, могут существовать несколько контуров возврата на более ранний этап.
[0134] На этапе 605 средства контроля и наблюдения 200 выполнены с возможностью поручения входных данных о животных. Входные данные о
-62-
CGL05/188EA01
животных могут быть получены от пользователя через пользовательский интерфейс 210, автоматически заполнены на основании реляционных данных, заполнены на основании сохраненных данных пользователя или получены в процессе загрузки от пользователя. Полученные входные данные о животных включают обозначение одного или нескольких входных данных о животных в качестве переменных входов. Обозначение в качестве переменного входа может быть получено для одного, нескольких или всех входных данных о животных.
[0135] На этапе 610 средства контроля и наблюдения 200 выполнены с возможностью получения критериев оптимизации через пользовательский интерфейс 210 или, альтернативно, получения предварительно запрограммированных критериев оптимизации. Критерии оптимизации могут включать максимизацию производительности, сокращение расходов, максимизацию качества продукции, достижение целевых показателей производства и т.д. В примере варианта осуществления критерии оптимизации могут быть целевой функцией, требующей минимизации или максимизации. Целевая функция может иметь внутренние ограничения или независимые ограничения. Целевая функция может быть функцией любого сочетания переменных системы животноводческого производства.
[0136] На этапе 615 средства контроля и наблюдения 200 выполнены с возм ожностью передачи входных данных о животных и критериев оптимизации средствам моделирования 300. После получения входных данных животных и критериев оптимизации средства моделирования 300 генерируют набор требований животных на этапе 620.
[0137] На этапе 625 набор требований животных передается от средств моделирования 300 через средства контроля и управления 200 средства формирования состава 500. Средства формирования состава 500 выполнены с возможностью генерирования состава корма с наименьшей стоимостью на основании потребностей животных и информации о питательных веществах, полученной от средств работы с питательными веществами 450 на этапе 630. Состав корма с наименьшей стоимостью может быть определен на основании, по
-63-
CGL05/188EA01
меньшей мере частично, компонентов в окружающей среде животных, представленной третьим списком компонентов 430.
[0138] На этапе 635 средства контроля и наблюдения 200 выполнены с возможностью генерирования оптимизированных значений для одного или нескольких переменных входов на этапе 605, как подробно обсуждено выше со ссылкой на Фиг. 2.
[0139] Хотя конкретные функции описаны здесь как связанные с определенными компонентами системы 100, функции могут альтернативно быть связаны с любым другим компонентом системы 100. Например, пользовательский интерфейс 210 может альтернативно быть связан со средствами моделирования 300 согласно альтернативному варианту осуществления.
[0140] В данное изобретение могут быть внесены многие другие изменения и модификации, не выходя за его пределы. Объем этих и других изменений станет очевидным из прилагаемой формулы изобретения.
-64-
CGL05/188EA01
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система для получения оптимизированных значений переменных входов в системе животноводческого производства, включающая:
средства моделирования, выполненные с возможностью получения множества входных данных о животных и составления прогноза результатов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход, и тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных включают информацию о генотипе животных; и
средства контроля и управления, выполненные с возможностью генерирования оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа, причем это оптимизированное значение обеспечивает оптимизацию животноводческого производства на основании, по меньшей мере частично, информации о генотипе животных.
2. Система согласно п. 1, дополнительно включающая средства формирования состава, которые выполнены с возможностью получения информации о компонентах корма животных и генерирования состава корма из компонентов корма на основании прогноза результатов.
3. Система согласно п. 1, дополнительно включающая устройство считывания генетической среды, выполненное с возможностью получения информации о генотипе животных из физического представления среды.
4. Система согласно п. 3, отличающаяся тем, что информация о генотипе животных является, по меньшей мере, одним генетическим маркером ДНК, представляющим информацию, по меньшей мере, одной указанной хромосомы.
CGL05/188EA01
5. Система согласно п. 4, отличающаяся тем, что физическое представление среды дополнительно включает информацию, связанную с показателями экспрессии одного или нескольких генов животных.
6. Система согласно п. 1, отличающаяся тем, что данные о генотипе животных определяются по фенотипичной экспрессии характеристик, связанных с генетической способностью.
7. Система согласно п. 1, отличающаяся тем, что переменный вход является одним из факторов животных, окружающей среды, состава корма и экономических факторов.
8. Система согласно п. 1, отличающаяся тем, что средства моделирования включают средства моделирования результатов животных, выполненные с возможностью генерирования профиля результатов животных, основанного на входных данных о животных, которые включают информацию о генотипе животных и входные данные о животных, включающие, по меньшей мере, один переменный вход.
9. Система согласно п. 8, отличающаяся тем, что средства контроля и управления выполнены с возможностью приведения в действие средств моделирования на основании изменений в переменном входе для получения множества профилей результатов животных.
10. Система согласно п. 9, отличающаяся тем, что средства контроля и наблюдения также выполнены с возможностью выбора оптимизированного значения по меньшей мере для одного переменного входа на основании применения по меньшей мере одного критерия оптимизации ко множеству профилей результатов животных.
CGL05/188EA01
11. Способ определения оптимизированных значений для входов в системе животноводческого производства, включающий:
получение множества входных данных о животных, отличающийся тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход, а входные данные о животных включают информацию о генотипе животных;
генерирование, по меньшей мере, одного прогноза результатов на основании входных данных о животных; и
генерирование оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа на основании по меньшей мере одного прогноза результатов, информации о генотипе животных и, по меньшей мере, одного критерия оптимизации.
12. Способ согласно п. 11, дополнительно включающий генерирование, по меньшей мере, одного состава корма для животных из компонентов корма на основании информации о генотипе животных.
13. Способ согласно п. 12, дополнительно включающий оптимизацию, по меньшей мере, одного состава корма согласно, по меньшей мере, одному критерию оптимизации.
14. Способ согласно п. 11, отличающийся тем, что генерирование оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа на основании информации о генотипе животных, включает идентификацию определенных генов, которые экспрессированы в животном в определенной окружающей среде.
15. Способ согласно п. 11, отличающийся тем, что генерирование оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа включает предоставление эффекта модификации, по меньшей мере, одного переменного входа.
-3-
CGL05/188EA01
16. Способ согласно п. 11, отличающийся тем, что переменный вход является одним из факторов животных, окружающей среды, корма и экономических факторов.
17. Способ согласно п. 11, дополнительно включающий генерирование множества профилей результатов животных на основании состава корма и входных данных о животных, включающих, по меньшей мере, один переменный вход.
18. Способ согласно п. 17, дополнительно включающий генерирование множества профилей результатов животных на основании изменений, по меньшей мере, одного переменного входа.
19. Способ согласно п. 18, дополнительно включающий выбор предпочтительного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа на основании применения, по меньшей мере, одного критерия оптимизации ко множеству профилей результатов животных.
20. Способ согласно п. 11, дополнительно включающий итерационное генерирование множества профилей результатов животных на основании изменения, по меньшей мере, одного переменного входа.
21. Способ согласно п. 11, дополнительно включающий получение информации о генотипе животных, полученной и представленной в физической среде.
22. Система оптимизации животноводческого производства,
включающая:
средства оптимизации, имеющие программу целевой функции, выполненные с возможностью получения информации о генотипе животных; и
CGL05/188EA01
систему моделирования животноводческого производства, выполненную с возможностью получения входных данных о животных, включающих, по меньшей мере, один переменный вход,
получения входных данных о составе корма и предоставления, по меньшей мере, одного выхода модели в средства оптимизации, причем указанный выход модели получен на основании, по меньшей мере частично, информации о генотипе животных и включает значение переменного входа,
отличающаяся тем, что средства оптимизации используют программу целевой функции для передачи оптимизированного решения, по меньшей мере, для одного переменного входа на основании выхода модели.
23. Система оптимизации животноводческого производства согласно п. 22, дополнительно включающая устройство считывания генетической среды, выполненное с возможностью получения информации о генотипе животных.
24. Система оптимизации животноводческого производства согласно п. 22, отличающаяся тем, что данные о генотипе животных определяются по фенотипичной экспрессии характеристик, связанных с генетической способностью.
25. Система оптимизации животноводческого производства согласно п. 24, отличающаяся тем, что характеристики, связанные с генетической способностью, включают, по меньшей мере, одно из перечисленного: продукция животноводческого производства, результаты работы животных и накопление белка.
26. Система оптимизации животноводческого производства согласно п. 22, дополнительно включающая средства формирования состава, выполненные с возможностью генерирования входа - состава корма.
CGL05/188EA01
27. Система оптимизации животноводческого производства согласно п. 22, отличающаяся тем, что оптимизация целевой функции включает итерационное генерирование выхода модели на основании изменений одного или нескольких переменных входов.
28. Система оптимизации животноводческого производства согласно п. 18, отличающаяся тем, что переменный вход является одним из факторов животных, окружающей среды и экономических факторов.
29. Система для получения оптимизированных значений переменных входов в системе животноводческого производства, включающая:
средства моделирования, выполненные с возможностью получения множества входных данных о животных и составления прогноза результатов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход, и тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных включают информацию о генотипе животных; и
средства контроля и управления, выполненные с возможностью генерирования оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа, причем это оптимизированное значение обеспечивает оптимизацию животноводческого производства на основании входных данных о животных.
30. Система согласно п. 23, отличающаяся тем, что средства моделирования включают средства моделирования результатов животных, выполненные с возможностью генерирования профиля результатов животных, основанного на входных данных о животных, которые включают информацию о генотипе животных и входные данные о животных, включающие, по меньшей мере, один переменный вход.
CGL05/188EA01
31. Система согласно п. 24, отличающаяся тем, что профиль результатов животных включает, по меньшей мере, один показатель экспрессии генов у животных.
32. Система для получения оптимизированных значений переменных входов в системе животноводческого производства, включающая:
средства моделирования, выполненные с возможностью получения множества входных данных о животных и составления прогноза результатов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход, и тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных включают информацию о генотипе животных; и
средства контроля и управления, выполненные с возможностью генерирования оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа, причем это оптимизированное значение обеспечивает оптимизацию животноводческого производства на основании входных данных о животных, которые включают информацию о генотипе животных.
33. Система для получения оптимизированных значений переменных входов в системе животноводческого производства, включающая:
средства моделирования, сконфигурированные с возможностью получения множества входных данных о животных и генерирования прогноза результатов; отличающаяся тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных определены как переменный вход; и, по меньшей мере, одни из входных данных о данных включают информацию, связанную с уровнем экспрессии по меньшей мере одного гена животных; и
средства контроля и управления, выполненные с возможностью генерирования оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа, причем это оптимизированное значение обеспечивает оптимизацию животноводческого производства на основании входных данных о животных.
CGL05/188EA01
34. Производство пищевого продукта с применением способа определения оптимизированных значений входов системы животноводческого производства, включающее:
получение множества входных данных о животных, отличающийся тем, что по меньшей мере одни из входных данных о животных определяются как переменный вход, а входные данные о животных включают информацию о генотипе животных;
генерирование, по меньшей мере, одного прогноза результатов на основании входных данных о животных;
генерирование оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа на основании по меньшей мере одного прогноза результатов, информации о генотипе животных и, по меньшей мере, одного критерия оптимизации; и
производство пищевого продукта с использованием оптимизированного значения, по меньшей мере, одного переменного входа системы животноводческого производства.
35. Пищевой продукт согласно п. 34, отличающийся тем, что способ, используемый для производства пищевого продукта, также включает генерирование, по меньшей мере, одного состава корма из компонентов корма на основании информации о генотипе животных.
36. Пищевой продукт согласно п. 35, отличающийся тем, что способ, используемый для производства пищевого продукта, также включает оптимизацию, по меньшей мере, одного состава корма согласно, по меньшей мере, одного критерия оптимизации.
37. Пищевой продукт согласно п. 34, отличающийся тем, что генерирование оптимизированного значения, по меньшей мере, одного переменного входа на основании информации о генотипе животных включает
CGL05/188EA01
идентификацию определенных генов, которые экспрессированы в животном в определенной окружающей среде.
38. Пищевой продукт согласно п. 34, отличающийся тем, что генерирование оптимизированного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа включает предоставления эффекта модификации, по меньшей мере, одного переменного входа.
39. Пищевой продукт согласно п. 34, отличающийся тем, что переменный вход является одним из факторов животных, окружающей среды, корма и экономических факторов.
40. Пищевой продукт согласно п. 34, отличающийся тем, что способ, используемый для производства пищевого продукта, также включает генерирование множества профилей результатов животных на основании состава корма и входных данных о животных, включающих, по меньшей мере, один переменный вход.
41. Пищевой продукт согласно п. 40, отличающийся тем, что генерирование множества профилей результатов животных включает генерирование множества профилей результатов животных на основании изменений, по меньшей мере, одного переменного входа.
42. Пищевой продукт согласно п. 41, отличающийся тем, что способ, используемый для производства пищевого продукта, также включает выбор предпочтительного значения, по меньшей мере, для одного переменного входа на основании применения, по меньшей мере, одного критерия оптимизации ко множеству профилей результатов животных.
43. Пищевой продукт согласно п. 34, отличающийся тем, что способ, используемый для производства пищевого продукта, также включает
CGL05/188EA01
итерационное генерирование множества профилей результатов животных, основанных на изменении, по меньшей мере, одного переменного входа.
44. Пищевой продукт согласно п. 34, отличающийся тем, что способ, используемый для производства пищевого продукта, также включает получение информации о генотипе животных, полученной и представленной в физической среде.
40-
100
Средства моделирования 300
Входная информация о животных
Средства контроля и наблюдения 200
С едства
явления компонентами 400
Средства формирования состава
500
С]птимизированн1 значения
I ie
Фиг. 1
Входная информация о животных
-lipurHU jbl-
результатов и выхода
Требования
животных
Входная информация с животных
Пользовательск интерфейс 210
Средства оптимизации 230
TPfM
Оптимизи-
рованные значения
200
Требования животных
Состав корма
Фиг. 2
300
Входная информация о животных
Средства требований 310
Средства моделирования результатов окружающей среды 330
Средства моделирования результатов животных 320
Средства моделирования экономических результатов 340
Средства моделирования
Требования животных
Прогноз результатов
Фиг. 3
- г-
Требования
животных
Состав корма
Список первог э расположени: 410
расположена 430
Гроп1тва ПЯр(?МЯУЫЬ
Список вторе 'О расположения 420
Вова яам"н
компонента < 440
I ги1 а I елвпв1л вещее is
450
Средства управления компонентами 400
Средства формирования состава 500
Фиг. 4
Получение входных данных о животных 605
Получение критериев оптимизации 610
Передач^входной информации о животных в средства моделирования 615
ГаыармУеваыие-
требований животных 620
Передача требований животныхЬредствам формирования ееетава
625
Генерирование состава
0 г
Генерирование оптимизированных
знэч
;нии 5
Фиг. 5
- f-