โมเดลและแพลตฟอร์ม AI
เครื่องเก็บเกี่ยวพืชที่ควบคุมโดย AI ที่อาจมีผลกระทบต่อความยั่งยืนของพลังงาน
เพิ่ม Unite.AI ลงในแหล่งข้อมูลที่คุณต้องการบน Google
นักฟิสิกส์ที่ Technical University of Denmark ได้พัฒนาเครื่องเก็บเกี่ยวผลไม้ที่เล็กที่สุดในโลกที่ควบคุมโดยปัญญาประดิษฐ์ (AI) ซึ่งทำให้เครื่องเก็บเกี่ยวที่มีขนาดเพียงไม่กี่ไมโครเมตรเท่านั้น
Kaare Hartvig Jensen ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ DTU Physics ได้ตั้งเป้าหมายในการลดความจำเป็นในการเก็บเกี่ยว ขนส่ง และประมวลผลพืชผลสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ยา และผลิตภัณฑ์อื่นๆ สารที่ถูกแยกออกมาเรียกว่า เมแทบอไลต์ของพืช และวิธีการใหม่นี้สามารถกำจัดความจำเป็นในการใช้กระบวนการทางเคมีและกล
การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Plant Physiology
เมแทบอไลต์ของพืช
เมแทบอไลต์ของพืชมีเคมีสำคัญมากมาย และบางชนิด เช่น ยาโรคมาลาเรีย อาร์เทมิซินิน มีคุณสมบัติทางรักษาโรค อื่นๆ เช่น ยางธรรมชาติ หรือเชื้อเพลิงชีวภาพจากน้ำมันปาล์ม มีคุณสมบัติทางกล
เมแทบอไลต์ส่วนใหญ่จะถูกแยกออกมาในเซลล์เดี่ยวๆ และวิธีการในการแยกเมแทบอไลต์เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากกระบวนการนี้ส่งผลต่อความบริสุทธิ์และผลผลิตของผลิตภัณฑ์ กระบวนการแยกเมแทบอไลต์เกี่ยวข้องกับการบด การแยกส่วน และการรักษาด้วยเคมีโดยใช้สารละลาย ซึ่งทำให้เกิดมลพิษที่นำไปสู่ต้นทุนการประมวลผลที่สูง
“ทุกสารที่ผลิตและเก็บไว้ในเซลล์เดี่ยวๆ ของพืช นั่นคือที่ที่คุณต้องเข้าไปหากคุณต้องการสารบริสุทธิ์ เมื่อคุณเก็บเกี่ยวพืชทั้งหมดหรือแยกผลไม้ออกจากกิ่ง คุณก็เก็บเกี่ยวเนื้อเยื่อที่ไม่มีสารที่คุณสนใจด้วย” Kaare Hartvig Jensen กล่าว
“มีสองมุมมองในการทำสิ่งนี้ หากคุณต้องการแยกสารบริสุทธิ์ คุณต้องทำเซลล์ละเซลล์ และเมื่อคุณสามารถทำได้ตามที่เราทำให้เห็น คุณไม่ต้องเก็บเกี่ยวพืช แล้วคุณสามารถวางโรบอทเล็กๆ ไว้และให้มันทำงานโดยไม่ทำลายพืช” Kaare กล่าวต่อ
ในปัจจุบัน เครื่องเก็บเกี่ยวถูกใช้กับพืชและใบไม้ แต่ทีมวิจัยเห็นโอกาสที่จะใช้เทคโนโลยีนี้ในระดับที่ใหญ่ขึ้นในอนาคต หากทุกอย่างดำเนินไปตามแผน เทคโนโลยีใหม่นี้อาจสร้างแหล่งชีวมวลใหม่และสร้างพื้นที่ใหม่สำหรับการผลิตพลังงานที่ยั่งยืน
การประยุกต์ใช้ในอนาคตที่เป็นไปได้คือการใช้เทคโนโลยีนี้ในการดึงพลังงานจากต้นไม้
“ในพื้นที่ป่าไม้ทางเหนือของแคนาดาและรัสเซีย มีต้นสปรูซหลายร้อยล้านต้นที่ไม่ได้รับการสัมผัส นั่นคือประมาณ 25% ของจำนวนต้นไม้ทั้งหมดบนโลก โดยการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ เราสามารถดึงพลังงานจากต้นไม้และผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพโดยไม่ต้องตัดหรือทำลายต้นไม้” Kaare อธิบาย
เครื่องเก็บเกี่ยวสามารถหาจุดในผลไม้และใบไม้ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ไมโครเมตร และปลายของเข็มมีขนาดประมาณ 10 ไมโครเมตร
Magnus Valdemar Paludan เป็นนักศึกษาระดับ博士ที่ DTU Physics ซึ่งสร้างระบบการวิเคราะห์ภาพ การรู้จำภาพ และการควบคุมโรบอท
“ทุกอย่างทำได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ ในตอนแรก ฉันทำการทำเครื่องหมายพิกเซลบนภาพจุลทรรศน์ที่แสดงเซลล์ที่โรบอทจะเก็บเกี่ยว ข้อมูลนี้สามารถใช้ในการฝึกคอมพิวเตอร์ให้พบเซลล์ที่คล้ายกันในภาพใหม่ๆ” Magnus กล่าว
AI และการเรียนรู้ของเครื่อง
เทคโนโลยีใหม่นี้พึ่งพาการเรียนรู้ของเครื่องและเครือข่ายประสาทเทียม GoogLeNet ที่มีอยู่แล้ว เครือข่ายสามารถรู้จำโครงสร้างจุลทรรศน์และทำการวิเคราะห์ภาพขั้นสูง
“เราใช้เทคนิคการเรียนรู้แบบถ่ายโอน โดยที่คุณใช้ความสามารถของเครือข่ายประสาทเทียมที่มีอยู่แล้วในการรู้จำวัตถุในภาพ โดยการแสดงคอมพิวเตอร์ภาพใหม่ๆ ที่มีเซลล์ที่ทำเครื่องหมายด้วยมือ เราสามารถปรับพารามิเตอร์ของเครือข่ายให้รู้จำเซลล์ที่มีเมแทบอไลต์” Magnus กล่าว
“เครื่องเก็บเกี่ยวสามารถเข้าไปและถ่ายภาพใบไม้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ วิ่งผ่านซอฟต์แวร์ และรู้จำเซลล์ที่ต้องการเก็บเกี่ยว ต่อไปมันสามารถดึงสารเคมีออกมาโดยอัตโนมัติ โดยใช้โรบอทขนาดเล็ก ในขณะที่ส่วนที่เหลือของพืชยังคงไม่ถูกทำลาย” Magnus อธิบาย
