Floridan yliopiston kasvien etsijät ja insinöörit käyttävät tekoälyä löytääkseen taudin varhaisessa vaiheessa, jotta kesäkurpitsaa tuottavat viljelijät voivat pitää sen hallinnassa. Varhainen havaitseminen antaa viljelijöille mahdollisuuden taistella paremmasta sadosta.
Kesä- ja talvikurpitsaa kasvatetaan kaupallisesti kaikkialla osavaltiossa, erityisesti Kaakkois- ja Lounais-Floridassa. Vuonna 2019 Floridan viljelijät korjasivat 7,700 35.4 eekkeriä kurpitsaa, jonka tuotannon arvo oli XNUMX miljoonaa dollaria USDA National Agricultural Statistics Servicen mukaan. Mutta härmäsieni, joka on yleinen kaikkialla maailmassa, voi vähentää satoa.
"Ihanteellinen ympäristö härmäsienille on kostea sää, tiheä istutus ja varjo", sanoi Yiannis Ampatzidis, UF/IFAS:n maatalous- ja biologian tekniikan apulaisprofessori ja yksi kirjoittajasta. uusi tutkimus härmän varhaisesta havaitsemisesta, julkaistu Biosystems Engineering -lehdessä.
UF/IFAS-tutkijat käyttivät tutkimuksessa drooniin kiinnitettyä anturijärjestelmää kerätäkseen spektritietoja härmän härästä kesäkurpitsasta UF/IFAS Southwest Florida Research and Education Centerin pelloilla ja laboratorioissa.
UF/IFAS-tutkijat käyttivät härmän havaitsemiseen tekniikkaa, joka ei ole riippuvainen visuaalisista oireista, Ampatzidis sanoi. Ihmissilmät näkevät vain sähkömagneettisen spektrin valon osan. Tämä tekniikka voi "nähdä" enemmän. Siten tutkijat käyttivät tätä tutkimusta tunnistaakseen parhaat aallonpituudet härmän varhaiseen havaitsemiseen – lehdillä, joilla joko ei ollut oireita tai joilla oli varhaisia oireita.
Tutkijat käyttivät koneoppimista – tekoälyn osajoukkoa – joka voi "oppia" spektritiedoista härmän havaitsemiseksi. Tiedot tulivat droneista ja maanpäällisistä anturijärjestelmistä. Koulutettu koneoppimismalli tunnisti härmän eri taudin kehitysvaiheissa, Ampatzidis sanoi. Koneoppimisjärjestelmä rakentaa matemaattisen mallin härmän havaitsemiseksi ilman, että ihminen ohjelmoi sitä seuraamaan tiettyjä vaiheita.
Kurpitsanlehtien kuvien ja spektriheijastusanalyysin avulla tutkijat havaitsivat jauhemaisen noin 95 % ajasta. Itse asiassa, jopa ilman näkyviä taudin oireita, tekniikka osoitti tutkijoille taudin 82–89 % ajasta.
"On erittäin tärkeää tunnistaa härmäsieni varhaisessa vaiheessa, koska tauti leviää nopeasti ja leesioiden koko kasvaa, jolloin muodostuu pölyinen valkoinen tai harmaa pinnoite", sanoi Ampatzidis, tiedekunnan neuvonantaja Jaafar Abdulridhalle, UF/IFAS:n tohtorintutkijalle. tutkimus.
Pamela Roberts, UF/IFAS-kasvipatologian professori, tarvitsee tietoja Ampatzidisin kaltaisilta insinööreiltä auttaakseen häntä löytämään taudit varhaisissa vaiheissa. Hän vertaa sitä ihmisten sairauksien varhaiseen havaitsemiseen.
"Kaikkien ihmisten tai kasvien terveysongelmien varhainen havaitseminen antaa parhaan mahdollisuuden saada se hallintaan varhaisen puuttumisen avulla", sanoi Roberts, tutkimuksen toinen kirjoittaja. "Samoin kasvitaudit ovat helpommin hallittavissa varhaisessa vaiheessa, kun taudinaiheuttajapopulaatio on alhainen, verrattuna epidemian myöhempään vaiheeseen."
"Lisäksi tämä tekniikka voi itse asiassa vähentää kemiallisten suihkeiden käyttöä poistamalla sovellukset, jotka voitaisiin tehdä ennen kuin sairauksia on hallinnassa", hän sanoi. "Koska härmäsieni on krooninen ongelma squashissa Lounais-Floridassa, on vain kysymys siitä, milloin tauti ilmaantuu, ei siitä, ilmaantuuko se. Sienimyrkkyjen tarkka ajoitus, joko tavanomaisessa tai luomuviljelyssä, voi lisätä tuotteen tehoa ja vähentää hävikkiä.
Härmän pääoireet ovat valkoisia täpliä tai laikkuja, yleensä lehdissä. Härmän diagnosointi infektion varhaisessa vaiheessa on vaikeaa, koska alemmissa, kypsemmissä lehdissä esiintyy oireita, joita usein peittävät muut lehdet.
"Lyhyesti sanottuna sairaus voi muuttaa lehtien ominaisuuksia ja vaikuttaa lehdistä heijastuvan valon määrään näkyvän spektrin ulkopuolella, jota ihmiset eivät näe", Ampatzidis sanoi.
- Brad Buck, Floridan yliopisto