Жетварот на култури контролиран со вештачка интелигенција може да има големи импликации за енергетската одржливост

Физичарите од Техничкиот универзитет во Данска го развија најмалиот жетвар на овошје во светот контролиран од вештачка интелигенција (ВИ), кој овозможува жетвар со димензии од само неколку микрони. 

Кааре Хартвиг ​​Јенсен, вонреден професор на DTU Physics, се обиде да ја намали потребата за берба, транспорт и преработка на култури за производство на биогорива, фармацевтски производи и други производи. Супстанциите кои се екстрахираат се нарекуваат растителни метаболити, а новиот метод ја елиминира потребата од хемиски и механички процеси. 

Истражувањето беше објавено во Физиологија на растенијата. 

Растителни метаболити

Растителните метаболити имаат широк опсег на клучни хемикалии, а оние како лекот за маларија артемисинин имаат терапевтски својства. Други како природна гума или биогориво од сок од дрвја имаат механички својства. 

Повеќето растителни метаболити се изолирани во поединечни клетки, а начинот на екстракција на метаболитите е важен со оглед на тоа што постапката влијае на чистотата и приносот на производот. Процесот на екстракција вклучува мелење, центрифугирање и хемиски третман со помош на растворувачи, што резултира со загадување што доведува до високи финансиски и еколошки трошоци за обработка. 

„Сите супстанции се произведуваат и складираат во поединечни клетки во растението. Тоа е местото каде што треба да влезете ако го сакате чистиот материјал. Кога го собирате целото растение или го одвојувате плодот од гранките, собирате и многу ткиво што не ја содржи супстанцијата што ве интересира“, вели Кааре Хартвиг ​​Јенсен.

„Значи, има две перспективи за тоа. Ако сакате да ги извлечете чистите материи, тоа треба да го направите клетка по клетка. И кога можете да го направите тоа, како што покажавме, не мора да го жнеете растението. Потоа можете да го ставите малиот робот и тој да работи без да го оштети растението“, продолжува Кааре. 

Од сега, жетварот се користи со растенија и лисја, но тимот гледа дека ќе работи во поголем обем во иднина. Ако сè работи како што е планирано, новиот пристап може да создаде нов извор на биомаса и да воспостави нова област на одржливо производство на енергија.

Потенцијална примена во иднина би можело да биде користењето на технологијата за искористување на енергијата од дрвјата.

„Во шумите во северна Канада и Русија, има смрека со околу 740 милијарди дрвја кои се целосно недопрени. Тоа е околу 25% од вкупниот број дрвја на планетата. Со развивање на оваа технологија, можеме да ги искористиме дрвјата за шеќер и да направиме биогориво без да ги сечеме или оштетиме дрвјата“, објаснува Кааре.

Жетварот бара клетки во овошјето и лисјата со дијаметар од 100 микрони, а врвот на иглата е со дијаметар од околу 10 микрони.

 Магнус Валдемар Палудан е докторант на DTU Physics кој го создаде системот за анализа на слики, препознавање слики и контрола на роботи.

„Сето тоа е направено со микроскопска камера. За почеток, рачно означив пиксели на сликите од микроскопијата што ги прикажуваат клетките што ќе ги собере роботот. Тие информации може да се користат за да се обучи компјутерот да наоѓа слични ќелии на нови слики“, вели Магнус.

 АИ и машинско учење

Новата технологија се потпира на машинското учење и на претходно постоечката невронска мрежа на GoogLeNet. Мрежата може да препознае микроскопски структури и да врши напредна анализа на слики. 

„Користевме техника наречена трансфер на учење, каде што ја користите способноста на постоечката невронска мрежа да препознава различни објекти на сликата. Со прикажување на компјутерот голем број нови слики со рачно обележани ќелии, успеавме да ги прилагодиме параметрите на мрежата за да ги препознае микроскопските клетки богати со метаболити“, вели Магнус.

„Потоа, жетварот може да влезе и да го фотографира листот со микроскопската камера, да го помине низ софтверот и да ги препознае ќелиите што треба да ги собере. Следно, може автоматски да ги извлече хемикалиите со помош на микроробот, додека остатокот од растението останува непречено“, објаснува Магнус.