닭은 말을 할 수는 없지만, 분명히 목소리에 귀를 기울이게 할 수는 있다. 양계장에 가봤던 대부분 사람은 닭이 꼬꼬댁거리거나 꽥꽥대는 소리를 그 경험의 기억할 만한 부분으로 기억할 것이다.
연구진은 이제 그러한 조류가 나타내는 표현들이 쓸데없는 잡담 이상일 수 있다고 믿는다. 조지아공과대학교(Georgia Institute of Technology)와 조지아대학교가 수행하는 협력 프로젝트는 새들의 수다가 그들의 건강과 안녕에 대한 단서를 제공하는지를 연구하고 있다. 또한 그것은 소중한 정보일 수 있다. 경제적으로 닭은 가금류가 주 전체에서 대략 연간 200조의 영향력이 있는 최고의 농업 제품인 조지아에서 지배권을 쥐고 있다. 한편, 기르는 동물의 복지에 관한 업계의 우려가 있다. 재배자가 모든 집단에서 최대의 수익률을 거둘 수 있도록 도와주는 한편, 동물의 안녕에 도움이 되는 환경을 유지하는 어떤 것이든 조지아 주의 경제에는 중요한 상금에 해당할 수 있다.
이번 연구를 주도하는 조지아기술연구소(Georgia Tech Research Institute, GTRI) 수석 연구과학자인 웨인 데일리(Wayne Daley)는 “많은 가금류 전문가들은 양계장을 들어서서 새들이 내는 소리를 듣는 것만으로도 무리가 행복한지 스트레스를 받고 있는지 구분할 수 있다고 확언한다. 문제는 이 전문가들이 그들이 듣는 소리를 우리에게 정확하게 묘사하는 일이 어렵다는 사실이다.”라고 말했다.
그럼에도 과학자들은 양계업자가 실제적인 무엇인가를 감지하고 있음을 확신한다. 코네티컷대학교 동물과학과의 최근 연구는 새들이 다양한 조건에 어떻게 반응하는지를 그들이 내는 소리를 기초로 하여 구별하는 일이 실제로 가능하다는 점을 보여준다. 이 프로젝트를 함께 하는 조지아대 가금류학 교수인 브루스 웹스터(Bruce Webster)는 “닭의 행동은 그들의 복지상태를 가장 잘, 그리고 즉각적으로 나타내는 표지 가운데 하나이다. 닭은 소리로 표현하는 생물로, 환경에 따라 다른 속도와 크기로 여러 가지 유형의 발성을 낸다.”라고 밝혔다.
따라서 조지아 공대와 조지아대학교 팀은 입증되지 않은 관찰과 이전의 과학적 업적 모두를 지지할 특정 발성 특징을 식별하고 추출하는 작업을 하고 있다. 연구진은 소규모 무리를 대상으로 스트레스 관련 실험을 하며, 새들의 반응을 오디오와 비디오로 녹음/녹화하여 그 결과를 분석하고 있다. GTRI는 제어 시스템 개발과 이미지 처리 전문 지식을 제공하고, 조지아 공대의 전기컴퓨터공학대학은 오디오 신호 처리 기술을 제공하며, 조지아대는 동물 행동과 복지 문제에 관여하면서 실험 설계를 유도하면서 연구 설비를 제공하고 있다.
조지아대 가금류학과 학과장인 마이클 레이시(Michael Lacy)는 “경험이 풍부한 양계업자가 듣고 느끼는 바를 정의하고 정량화할 수 있다면, 조류로부터 스스로 단서를 감지하는 센서가 양계장 환경과 조류의 건강, 안녕에 관한 실시간 정보를 제공할 때 실제로 차별화할 수 있다.”라고 밝혔다.
이번 연구는 가금류와 식품 가공 산업의 이익을 위해 주에서 지원하는 농업 기술 연구 프로그램(Agricultural Technology Research Program)에서 지원한다.
웨인 데일리는 가금류 산업은 당연하게도 최적 온도와 공기 품질, 수용 밀도를 아우르는 확립된 지침을 이미 가지고 있다고 말했다. 그럼에도, 비용이 드는 문제들은 여전히 속출할 수 있다. 제어 시스템이 오작동할 수 있거나 이상적인 수준으로 여겨졌던 것들이 문제가 있는 것으로 드러날 수 있다. 웨인 데일리는 “그 부분이 바로 새들의 행동을 판단할 수 있느냐가 매우 중요할 수 있는 지점이다.”라고 말했다. “온도 센서는 정상인 것으로 나타날 수 있지만, 새들은 그들이 생각하기에 너무 덥거나 이상적인 조건보다는 좋지 않은 다른 변화가 발생했다고 말할 수 있다.”
가금류 전문가의 관점에서 새들의 의견은 아마도 결정적이다. 닭은 부화에서 성장 완료 체중에 이르기까지 겨우 6주가 걸린다. 스트레스를 주는 조건은 성장을 지연시켜 시장에 나갈 때 가치를 줄일 수 있다. 이번 연구에 참여하는 조지아대 가금류학 조교수인 케이시 리츠(Casey Ritz)는 “계약 양계농가는 시장에 보낸 조류의 무게로 돈을 받는다. 조류의 전반적인 건강과 생산성을 향상시키면 개별 생산업자의 실익을 향상시키는 데 도움이 될 것이다.”라고 말했다.
연구진은 새들에게 가벼운 스트레스성 환경 변화를 주는 몇 가지 실험을 했다. 예를 들어, 연구진은 온도나 암모니아 수준을 몇 시간 동안 초기 설정치보다 높였다가 원래 수준으로 돌렸다. 그런 다음, 연구진은 실험에 대한 새들의 발성 반응을 녹음하였고, 여러 사례의 비디오도 수집했다. 현재까지 40테라바이트 이상의 조류 발성 오디오를 수집하였다.
연구진이 새 소리를 녹음한 것과 거의 동시에, 곤란한 문제가 발생했다. 그들은 양계장 공기 순환에 필요한 대형 환풍기가 닭소리보다 훨씬 커서 조류 발성을 효과적으로 포착하는 일이 어렵다는 사실을 발견했다. 조지아공대 전기컴퓨터공학대학 교수인 데이비드 앤더슨(David Anderson)은 이 시끄러운 환경에서 유용한 새소리를 수확하는 최고의 방법을 개발했다. 그는 그것은 목적 신호를 그것을 둘러싼 소음으로부터 분리해야 하는 고전적인 오디오 신호 처리 문제라고 말했다.
그는 “우리에겐 기타 소음으로부터 가금류의 소리를 추출하는 몇 가지 접근방법이 있으며, 그것을 달성하는 데 꽤 성공적이었다. 대부분의 새 노랫소리 연구와 이번 연구의 차이점은 우리가 개별적인 소리를 듣는 것이 아니라, 집합적인 소리를 듣는다는 데 있다. 그것은 귀 기울여 듣는 모든 소리가 손님 백 명이 중얼거리는 소리일 때, 식당에서 사람들이 말하는 내용을 이해하려고 노력하는 것과 같다.”라고 말했다. 가금류 집단의 발성을 해독하기 위해 앤더슨 교수는 속도와 음량, 음높이, 기타 특성과 같은 소리의 특정 속성들을 추출한다. 그다음, 그는 컴퓨터가 데이터의 복잡한 패턴을 인식하여 그러한 패턴을 기초로 하여 결정을 내리는 기계학습을 이용하여, 추출된 특성을 분석하고 어떤 특성들이 특정 의미를 전달할 수 있는지를 결정한다.
앤더슨 교수는 “이것들은 초기 실험이며, 우리는 다양한 조건 아래에서 시험을 해봐야 할 것이다. 그러나 우리는 이미 상당한 성공을 거두었다. 새 무리에 귀를 기울임으로써, 우리는 새들이 상당한 온도 변화와 같은 특정 스트레스를 겪고 있을 때를 정확하게 구별할 수 있다.”라고 말했다. 앤더슨 교수는 생산성이 높은 집단을 보장하는 것 외에도, 새의 발성 분석은 양계업자의 설비 비용을 줄여줄 수 있다고 제안했다. 예를 들어, 현재 이용되는 암모니아 센서는 가격이 비싸고 수명이 짧다. 하지만 마이크 몇 개와 적당한 컴퓨터 알고리즘으로 이루어진 시스템이 암모니아 검출 작업을 대신할 수 있다면 전체 산업 비용을 절약하는 데 도움이 될 것이다.
GTRI의 웨인 데일리는 현재까지 새들을 촬영한 비디오는 음향 녹음만큼 유용한 결과를 내지 못했다고 밝혔다. 그러나 이 비디오의 이미지 처리는 계속하고 있으며, 언젠가는 유의미한 데이터를 얻을 수 있을 것이다.
|
