Die Nutztierhalter/-innen haben sich mit einer Halbierung des Antibiotikaeinsatzes in den vergangenen 10 Jahren erfolgreich an dem nationalen Ziel der Antibiotikaminimierung in der Tierhaltung beteiligt. Dies trägt zusammen mit dem gezielten Antibiotikaeinsatz zur Eindämmung der Entstehung und Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen bei und unterstützt somit die ganzheitliche Betrachtung der Gesundheit von Mensch und Tier (One-Health Ansatz). Für eine weitere Minimierung benötigen Milchviehbetriebe Unterstützung bei der Behandlung von Euterentzündungen (Mastitiden), da hierbei ein Großteil der Antibiotika eingesetzt werden. Dass eine solche Reduktion ohne Gefährdung der Eutergesundheit möglich ist, konnten Studien zum selektiven Trockenstellen und zur Therapiewürdigkeit einer Mastitis verdeutlichen. Für die praktische Umsetzung ist eine komplexe tierindividuelle Datenanalyse und Diagnostik notwendig, die sehr arbeits- und zeitintensiv ist. Mit der Entwicklung eines auf künstlicher Intelligenz (KI) basierenden Expertensystems für ein strategisches Eutergesundheitsmanagement von Milchkühen will das Forschungsprojekt IQexpert hier Unterstützung bieten, neue Wege in der Verbesserung der Eutergesundheit gehen und darüber hinaus zu einem verantwortungsvollen Antibiotikaeinsatz sowie einer verbesserten Tiergesundheit beitragen.
Projektlaufzeit: 01.02.2021 - 31.12.2024
__________________________________________________________________________________________________________________
Aktuelle Entwicklung November 2023
Praxis und Wissenschaft haben im Projektkonsortium IQexpert den Prototypen eines Expertensystems für das selektive Trockenstellen der Milchkuh entwickelt. Dieses auf künstlicher Intelligenz basierende System ist nicht nur ein wichtiger Meilenstein im Projekt, sondern es ist zudem die entscheidende Vorstufe zu einer breiten Praxisanwendung mit dem Ziel der Antibiotikaminimierung ohne Gefährdung der Tiergesundheit. Der Prototyp beinhaltet das aktuelle wissenschaftlich abgesicherte Wissen zum selektiven Trockenstellen und kann jederzeit mit neuen Erkenntnissen erweitert werden. Für die betriebs- sowie kuhindividuelle Empfehlung zum selektiven Trockenstellen vernetzt sich das Expertensystem mit den relevanten Datenbanken und kommuniziert darüber hinaus mit dem Nutzer, um weitere Informationen für die Empfehlung zu berücksichtigen. Die ausschlaggebenden Kriterien für die gegebene Empfehlung sind einsehbar und werden archiviert.
Für die Umsetzung der Empfehlungen haben 20 Projektbetriebe über 24 Monate diese Entwicklung eng begleitet und mit den erzielten Ergebnissen die Praxistauglichkeit dieser Entwicklung abgesichert. Im Herbst 2024 wird eine Betaversion des Expertensystems in ein existierendes Herdenmanagementprogramm veröffentlicht und den nächsten Schritt für einen breiten Praxiseinsatz ebnen. _______________________________________________________________________________________________________________________________________
Digitaler Eutergesundheits-Experte für die Hosentasche
Die Grundlage hierfür bilden Entscheidungsbäume, die teilweise auf Grund ihrer Komplexität kaum Einzug in die Praxis erhalten haben. Mit dem KI-gestützten Expertensystem werden über eine mobile Anwendung mehrere komplexe Entscheidungsbäume miteinander verknüpft. Zusätzlich wird die Arbeit erleichtert, indem Daten genutzt werden, die bereits vorliegen und automatisiert in das Expertensystem einfließen.
Welche Daten werden verwendet?
Ein Großteil der Daten stammt aus der Milchkontrolle, diese Daten sollen monatlich automatisiert in der App bereitstehen. Ergebnisse von GenoCell®, ein neuartiges Verfahren welches die Zellzahl von genotypisierten Kühen aus einer Tankmilchprobe bestimmt, werden ebenfalls herangezogen. Zusätzlich werden von dem/der Nutzer/-in Daten, wie das Schalmtestergebnis eingegeben. Eine Datenschnittstelle zu Laboren soll es zudem ermöglichen, dass Ergebnisse der bakteriologischen Untersuchung automatisch in die App übertragen werden. Anschließend wird eine Handlungsempfehlung ausgesprochen: Wird das Tier auf Grundlage sämtlicher Daten als eutergesund eingestuft, kommt es für ein antibiotikafreies Trockenstellen in Frage. Gibt es Anzeichen für ein möglicherweise euterkrankes Tier muss der Hoftierarzt hinzugezogen werden, um das weitere Vorgehen abzustimmen. Ein wichtiger Projektbestandteil ist die Sicherstellung der Datensicherheit und Datenhoheit. Hierfür wird als Grundlage ein Datenschutzkonzept erstellt, dass Transparenz in der Verwendung der Daten schafft und somit das Vertrauen aller Beteiligten in dieses System stärken soll.
Weitere Forschungsarbeiten in dem Projekt
Mit Hilfe von GenoCell® wird untersucht, ob anhand von Genotypisierung der Tankmilchprobe verschiedene hochinfektiöse Keime sowie Resistenzgene identifiziert werden können. Diese Information spielt eine entscheidende Rolle bei dem selektiven Trockenstellen, der Therapiewürdigkeit einer Mastitis innerhalb der Laktation und der Eutergesundheit.
Ein weiterer Baustein im Projekt ist die Entwicklung einer automatisierten bildbasierten Tieridentifikation. Mit moderner Technik wird geprüft, ob über eine Kamera Kühe anhand individueller optischer Merkmale identifiziert werden können. Somit könnten Kühe ohne viel Aufwand über das Smartphone oder einer externen Kamera sicher und schnell erkannt werden.
Innovatives Forschungsvorhaben auf 20 Praxisbetrieben
Hinter IQexpert steht ein breitaufgestelltes Projektteam aus sechs verschiedenen Institutionen. Damit das Expertensystem hinter der App direkt in der Praxis getestet werden kann, finden die Forschungsarbeiten seit Projektbeginn auf zwanzig Milchviehbetrieben in Baden-Württemberg und Bayern statt.
20 Milchviehbetriebe mit insgesamt rund 1.750 Kühen der Rasse Holstein Friesian, Fleckvieh und Braunvieh in Baden-Württemberg und Bayern. Gemolken wird sowohl mit konventionellen Melksystemen als auch mit Melkrobotern.
Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) entwickelt das auf künstliche Intelligenz basierende digitale Expertensystem.
Der Arbeitsbereich "Ambulanz und Bestandsbetreuung“ der Klinik für Wiederkäuer der Ludwig-Maximilians-Universität München betreut die Projektbetriebe und liefert die veterinärmedizinische Expertise.
Das Medienlabor der Hochschule Osnabrück entwickelt die App und arbeitet mit dem DFKI an der automatischen bildbasierten Tieridentifikation.
Das Landeskuratorium der Erzeugerringe für tierische Veredelung in Bayern e. V. organisiert die Datenlogistik für die Betreuung der Projektbetriebe und mit Unterstützung vom LKV NRW für die Entwicklung des Expertensystems. Des Weiteren werden zusätzliche Merkmale aus AMS- bzw. LactoCorder-Messdaten zur frühzeitigen Erkennung von möglichen Eutergesundheitsstörungen erarbeitet.
Der Milchprüfring Baden-Württemberg e. V. zeichnet sich für die Arbeiten zu GenoCell® verantwortlich.
Gefördert durch Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
