Algorytmy AI wspierają hodowlę, sadzenie i mapowanie drzew na całym świecie

Startup technologiczny z branży rolniczej SeeTree otrzymał 3 miliony dolarów dofinansowania od Orbia Ventures, co pomaga startupowi w realizacji misji cyfryzacji upraw drzew. Firma reprezentuje rosnący trend zastosowania algorytmów AI w celu wspierania wzrostu drzew na całym świecie.

Największe i najbardziej udane sektory rolnictwa wieloletniego to uprawy drzew. Na przykład, drzewa orzechowe pecan mogą dawać plon przez prawie 150 lat, a sad jabłoni może dawać plon przez około 50 lat. Jednakże, te plony są wpływane przez wahania opadów, erozję gleby, temperaturę i ogólne środowisko. Kiedy drzewa są poddawane znacznemu stresowi, umierają.

Aby zapewnić zdrowie upraw drzew, rolnicy muszą monitorować stan zdrowia poszczególnych drzew i przewidywać, jak mogą one reagować na zmiany w środowisku. Monitorowanie stanu zdrowia drzew za pomocą prostych badań może być niezwykle trudne, ponieważ rolnicy muszą brać pod uwagę wiele czynników, takich jak choroby i zmiany klimatyczne, których skutki mogą być często opóźnione i trudne do określenia. Aby odpowiedzieć na te wyzwania, rolnicy zwracają się ku rozwiązaniom technologicznym, które pozwalają im analizować stan zdrowia upraw drzew i optymalizować produkcję, umożliwiając mniej pracochłonne i bardziej efektywne rozwiązania.

Jak donosi Forbes, SeeTree wykorzystuje algorytmy AI wspierane przez drony, czujniki naziemne, naukowców danych i agronomów, aby stworzyć bardziej kompletny profil zdrowia drzew. Startup obecnie świadczy usługi cyfryzacji i monitorowania dla rolników upraw cytrusowych, orzechów laskowych, migdałów, awokado i oliwek. Startup planuje rozszerzyć swoje usługi na rolników upraw pistacjowych, palmowych i eukaliptusowych.

Jak wyjaśnił współzałożyciel SeeTree, Israel Talpaz, dane zebrane i przetworzone przez ich narzędzia do nauki danych i modele AI przyniosły znaczny spadek drzew o niskiej wydajności, zmniejszając je o 50 do 85 procent. Możliwość określenia, które drzewa są poddawane stresowi i wymagają wsparcia, takiego jak systemy nawadniania, stanie się coraz bardziej istotna w nadchodzących latach ze względu na skutki zmian klimatycznych. Jak Talpaz wyjaśnił w Forbes:

„Zmiany klimatyczne mają wpływ na drzewa w kilku aspektach; gorące i ekstremalne warunki pogodowe wymagają innych protokołów nawadniania i infrastruktury, a także wyższych poziomów adaptacji na plantacjach i farmach. Dodatkowo, widzimy obszary, które tradycyjnie nie były nawadniane, cierpią na wyższy poziom stresu, ponieważ drzewa nie mogą sobie poradzić bez pomocy specjalistycznego systemu nawadniania.”

Algorytmy AI opracowane przez SeeTree są jednym z przykładów, jak AI jest wykorzystywana do zarządzania sadzeniem i utrzymaniem drzew na całym świecie. Zarówno NASA, jak i Google (GOOGL ) opracowały niedawno modele AI, które mają na celu określenie pokrycia koron drzew na całym świecie na podstawie zdjęć lotniczych.

Google uruchomił inicjatywę o nazwie Tree Canopy Lab. Platforma jest przeznaczona dla planistów miejskich, aby pomóc im określić, które obszary miasta wymagają większego pokrycia koron drzew. Wiele miast nie ma budżetu, aby dokładnie ocenić, gdzie drzewa są najbardziej potrzebne, ale Tree Canopy Lab ma na celu umożliwić planistom miejskim korzystanie z zmiennych, takich jak gęstość zaludnienia, istniejące pokrycie drzew, a także ekstremalne temperatury, aby podejmować lepsze decyzje o tym, gdzie sadzić drzewa.

Tree Canopy Lab wykorzystuje techniki komputerowego widzenia i algorytmy AI szkolone na zdjęciach lotniczych drzew, aby tworzyć mapy, które pokazują gęstość pokrycia drzew. Laboratorium pozwala użytkownikom identyfikować bloki miejskie, w których można posadzić duże ilości drzew, a także określać, które chodniki są narażone na ekstremalne temperatury z powodu mniejszej ilości cienia. Tree Canopy Lab jest obecnie dostępne do użycia w Los Angeles, a według Google, narzędzie wykazało, że ponad połowa mieszkańców LA mieszka w obszarach z mniej niż 10% pokrycia koron drzew, a około 44% mieszkańców mieszka w obszarach z ekstremalnym ryzykiem cieplnym. Google planuje wprowadzić to narzędzie do setek innych miast w ciągu najbliższego roku.

NASA korzysta obecnie z wysokiej rozdzielczości zdjęć lotniczych i sztucznej inteligencji, aby tworzyć bardzo precyzyjne mapy drzew Ziemi, prekursorskie nową metodę mapowania drzew, która pomyślnie skatalogowała miliony wcześniej niezmapowanych drzew w suchych i półsuchych biomach na całym świecie.

Badacze z Centrum Lotów Kosmicznych im. Roberta H. Goddarda w Maryland wykorzystali algorytmy uczenia maszynowego i wysokiej rozdzielczości zdjęć lotniczych, aby stworzyć algorytmy zdolne do mapowania średnicy korony drzew. Algorytm został wykorzystany do mapowania ponad 1,8 miliarda drzew rozsianych na obszarze 1 300 000 kilometrów kwadratowych / 500 000 mil kwadratowych. Algorytmy wykorzystane przez zespół badawczy wykorzystywały sieci neuronowe współdziałające na Blue Waters na Uniwersytecie w Illinois, jednym z najpotężniejszych superkomputerów w kraju.

Jak powiedział Martin Brandt, główny autor badania i asystent profesora na Uniwersytecie w Kopenhadze, proces oznaczania danych szkoleniowych trwał ponad rok. Pomimo wysiłku włożonego w oznaczenie danych szkoleniowych, był to znacznie szybszy proces niż tradycyjne metody mapowania. Po oznaczeniu danych szkoleniowych badanie zajęło zaledwie kilka tygodni, w porównaniu z latami, które mogłyby upłynąć, gdyby mapować drzewa przy użyciu tradycyjnych metod analitycznych.

Badacze ekologiczni, konserwatorzy i decydenci muszą mieć dokładne dane o liczbie drzew w obszarach zainteresowania. Dane dostarczone przez model NASA będą przydatne w określeniu, jak zmiany klimatyczne wpływają na drzewa i obszary leśne w ciągu lat. Ponadto, określenie, jak gęstość i rozmiar drzew zmieniają się w związku ze zmianami opadów, dostarczy ważnych danych na poziomie lokalnym dla wysiłków konserwatorskich.