AI 제어 작물 수확기, 에너지 지속 가능성에 큰 영향을 미칠 수 있음

덴마크 공과 대학의 물리학자들은 인공 지능(AI)을 사용하여 세계에서 가장 작은 과일 수확기를 개발했으며, 이는 수확기 크기가 몇 마이크론에 불과합니다.

DTU Physics의 카레 하르트비그 젠슨(Kaare Hartvig Jensen) 부교수는 바이오 연료, 제약품 및 기타 제품의 생산을 위한 작물 수확, 운송 및 처리의 필요성을 줄이기 위해 노력했습니다. 추출되는 물질을 식물 대사산물이라고 하며, 새로운 방법은 화학적 및 기계적 공정을 필요로 하지 않습니다.

이 연구는 Plant Physiology에 발표되었습니다.

식물 대사산물

식물 대사산물에는 다양한 중요한 화학물질이 포함되어 있으며, 말라리아 치료제인 아르테미신과 같은 일부 물질은 치료적 특성을 가지고 있습니다. 천연 고무 또는 나무 수액에서 추출한 바이오 연료와 같은 다른 물질은 기계적 특성을 가지고 있습니다.

대부분의 식물 대사산물은 개별 세포에서 분리되며, 대사산물의 추출 방법은 제품의純度와 수율에 영향을 미치므로 중요합니다. 추출 과정에는 분쇄, 원심 분리 및 용매를 사용한 화학적 처리가 포함되어 있으며, 이는 오염으로 인해 높은 경제적 및 환경적 처리 비용이 발생합니다.

“모든 물질은 식물 내의 개별 세포에서 생산되고 저장됩니다. 순수한 물질을 얻으려면 그곳으로 들어가야 합니다. 전체 식물을 수확하거나 과일을 가지에서 분리할 때, 관심 있는 물질을 포함하지 않는 많은 조직도 수확됩니다”라고 카레 하르트비그 젠슨은 말합니다.

“그것은 두 가지 관점에서 볼 수 있습니다. 순수한 물질을 추출하려면 세포별로 해야 합니다. 그리고 그것을 할 수 있게 되면, 식물을 수확할 필요가 없습니다. 그러면 작은 로봇을 넣을 수 있고 식물에 손상을 주지 않고 작동할 수 있습니다”라고 카레는 계속합니다.

현재 수확기는 식물과 잎에서 사용되고 있지만, 팀은 미래에 더 큰 규모에서 작동할 수 있을 것으로 기대합니다. 모든 것이 계획대로 진행된다면, 새로운 접근법은 새로운 바이오매스 nguồn을 만들고 지속 가능한 에너지 생산의 새로운 분야를 설립할 수 있을 것입니다.

미래의 잠재적인 응용 분야 중 하나는 기술을 사용하여 나무에서 에너지를 추출하는 것입니다.

“캐나다와 러시아의 북부 숲에는 약 740억 개의 나무가 있으며, 이는 지구上的 나무의 약 25%입니다. 이 기술을 개발함으로써, 나무에서 설탕을 추출하여 바이오 연료를 만들 수 있고, 나무를 베거나 손상시키지 않습니다”라고 카레는 설명합니다.

수확기는 직경이 100 마이크론인 과일과 잎의 세포를 찾으며, 바늘의 상단은 약 10 마이크론입니다.

DTU Physics의 박사 과정 학생인 마그누스 발데마르 팔루단(Magnus Valdemar Paludan)은 이미지 분석, 이미지 인식 및 로봇 제어 시스템을 만들었습니다.

“모두가 현미경 카메라로 수행됩니다. 처음에, 로봇이 수확할 세포를 표시한 픽셀을 수동으로 표시했습니다. 그 정보를 사용하여 컴퓨터가 새로운 이미지에서 유사한 세포를 찾을 수 있습니다”라고 마그누스는 말합니다.

AI 및 기계 학습

새로운 기술은 기계 학습과 GoogLeNet 프리EXISTING 신경 네트워크에 의존합니다. 네트워크는 미세한 구조를 인식하고 고급 이미지 분석을 수행할 수 있습니다.

“전이 학습이라는 기술을 사용했습니다. 기존 신경 네트워크가 이미지 내의 다양한 객체를 인식하는 능력을 사용하여, 수동으로 표시한 새로운 이미지 세트를 컴퓨터에 보여줌으로써 네트워크의 매개변수를 조정하여 미세한 대사산물 풍부한 세포를 인식할 수 있었습니다”라고 마그누스는 말합니다.

“수확기는 잎의 현미경 카메라로 사진을 찍고, 소프트웨어를 통해 실행하여 수확해야 하는 세포를 인식할 수 있습니다. 다음으로, 미세 로봇을 사용하여 자동으로 화학물질을 추출할 수 있으며, 나머지 식물은 방해받지 않습니다”라고 마그누스는 설명합니다.