การใช้แบบจําลองทางคณิตศาสตร์ และคอมพิวเตอร์ เพื่อการประยุกต์ในเกษตรกรรมฟาร์มปศุสัตว์

การใช้แบบจําลองทางคณิตศาสตร์ และคอมพิวเตอร์ เพื่อการประยุกต์ในเกษตรกรรมฟาร์มปศุสัตว์

ศูนย์ความเป็นเลิศด้านคณิตศาสตร์

โครงการวิจัย :

ฟาร์มสุกรและประมง: การจําลองแบบทางคณิตศาสตร์ การควบคุม และระบบตรวจสอบอัตโนมัติจากกล้อง

ผู้วิจัย :

1.) ศ.ยงค์วิมล เลณบุรี (มหาวิทยาลัยมหิดล)
2.) รศ.ชนม์ฑิตา รัตนกุล (มหาวิทยาลัยมหิดล)
3.) ผศ.ไพโรจน์ สถิรคู (มหาวิทยาลัยมหิดล)
4.) ผศ.บัญชา อานนท์กิจพาณิช (มหาวิทยาลัยขอนแก่น)
5.) ดร.ชนากานต์ เกียรติอร่ามกุล (มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ)
6.) Dr.Elvin J. Moore (มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ)

งานที่ 1: การใช้แบบจําลองปัญญาประดิษฐ์ เพื่อประมาณอัตราส่วนของการเติมไขมันในกระบวนการผสมอาหารสัตว์
เราต้องเติมไขมันในอาหารสัตว์ เมื่อระดับไขมันในอาหารต่ำกว่าที่ต้องการ การเติมไขมัน ณ เวลาต่างๆ จะมีผลต่างกัน ต่อคุณภาพของเกล็ดอาหาร การใส่ไขมันในอัตราส่วนที่เหมาะสมในตอนผสม หรือหลังจากการทำเกล็ดแล้ว จะทำให้คุณภาพของเกล็ดอาหาร และความสามารถในการผลิตสูงขึ้น ปัจจัยหลายประการมีผลต่อการตัดสินใจปริมาณที่เหมาะสมของไขมันที่ควรใส่เพิ่ม จึงเป็นปัญหาหนักของโรงสี โครงการนี้จึงสร้างแบบจําลองเพื่อประมาณปริมาณของไขมันที่ต้องการในเครื่องผสม สำหรับสูตรอาหารที่กำหนด แบบจําลองใช้พื้นฐานความรู้เกี่ยวกับ local linear map (LLM) และวิธีการเครือข่ายประสาทเทียมย้อนกลับ โดยใช้ข้อมูลจากโรงสีอาหารสัตว์ที่ใหญ่ที่สุดโรงหนึ่ง ในประเทศไทย ซึ่งแบบจำลองที่ได้สามารถคาดการ์ณอย่างแม่นยำ และได้นำไปใช้จริงโดยโรงสีที่ใช้เป็นกรณีศึกษา

งานที่ 2: แบบจําลองคณิตศาสตร์และทฤษฎีควบคุมเพื่อประมาณปริมาณอาหารเพื่อน้ำหนักสุกรที่เหมาะสมที่สุด
เป็นที่แน่นอนว่า ปริมาณอาหารที่สุกรบริโภคมีผลต่อน้ำหนักของสุกร น้ำหนักที่เหมาะสมที่สุดของสุกร ณ วันที่ถูกจำหน่าย คือน้ำหนักที่ขายได้ราคาดีที่สุด การวิจัยนี้มุ่งหาปริมาณอาหารที่ต่ำสุดที่จะป้อนให้แก่ลูกสุกรหลังหย่านม เพื่อที่น้ำหนักของมันจะเพิ่มขึ้นไปสู่ค่าสุดท้าย ณ วันที่จำหน่ายตามกำหนด เราหาค่าพารามิเตอร์ในสมการลอจิสติก และ สมการ Gompertz ในปัญหาควบคุมที่เหมาะสมที่สุด โดยใช้ข้อมูลการเจริญเติบโตจริง

งานที่ 3: แบบจําลองการระบาดของโรคติดเชื้อในสุกร เช่นโรคระบบสืบพันธุ์และระบบหายใจบกพร่อง (PRRS)
โรคระบบสืบพันธุ์และระบบหายใจบกพร่อง สามารถทำให้สุกรเสียชีวิตลงเป็นจำนวนมาก ก่อความเสียหายต่ออุตสาหกรรมอาหาร จากสุกร อันสำคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศ โครงการวิจัยนี้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสม โดยคำนึงถึงอัตราการติดเชื้อที่ลดลงตามเวลา ซึ่งผลจากการวิเคราะห์ไม่เชิงเส้น สามารถพบว่าการหน่วงเวลาในการติดเชื้อมีผลกระทบต่อการระบาดอย่างไร และจะมีประชากรที่ติดเชื้อที่ลดลงสู่ศูนย์หรือไม่ เมื่อใด นอกจากนั้นการใช้มาตรการควบคุมการติดเชื้อ เช่น การฆ่าสุกรติดเชื้อ หรือการฉีดวัคซีนเป็นระยะๆ สามารถจำลองด้วยระบบสมการที่มีพจน์กระตุ้นเป็นห้วงๆ (impulsive) เรายังได้ปรับใช้ระบบสมการ ปฏิกริยา-การแพร่ เพื่อจำลองการกระจายตัวของประชากรสุกรที่ติดเชื้อ ไปตามพื้นที่ต่างๆ และเวลาที่เปลี่ยนไป

การนำไปใช้ประโยชน์ : นำไปใช้ในโรงอาหารสัตว์ (feed mill) ที่ใช้ในการวิจัยเป็นกรณีศึกษา

การเผยแพร่ผลงาน :
1.) Ittiphlin, M., Arnonkijpanij, B., Pathumnakul, S. An Artificial Intelligence Model to Estimate the Fat Addition Ratio for the Mixing Process in the Animal Feed Industry. J Intell Manuf. 28 (2017) 219–228.
2.) Matkhao, P., Lenbury, Y., Rattanakul, C., Chuchalerm, N. Modeling Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Incorporating Decaying Infectiousness and Delayed Infection Incidences. Southeast-Asian J. of Sciences. 5(1) (2017) 32-46.
3.) Chuchalerm, N., Lenbury, Y., Matkhao, P. Mathematical Modeling of Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Incorporating Decaying Infectiousness and Periodic Inoculation. Southeast-Asian J. of Sciences. 5(1) (2017) 9-21.
4.) Suksamran, J., Lenbury, Y., Satiracoo, P., Rattanakul, C. A model for Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome with time dependent infection rate: travelling wave solution, Advances in Difference Equations. (2017) 2017: 215. DOIhttps://doi.org/10.1186/s13662-017-1282-3.
5.) Puengpo, S., Moore, E. J., Kiataramku, C. Application of Continuous and Discrete Optimal Control to Feeding of Farm Animals, Songklanakarin Journal of Science and Technology, In Press.

การติดต่อ :
ศ.ยงค์วิมล เลณบุรี
ศูนย์ความเป็นเลิศด้านคณิตศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
+66 2 201 5335 , +668 9924 3713
scylb@yahoo.com