Yapay Zeka Kontrollü Ürün Hasat Makinesi Enerji Sürdürülebilirliği için Büyük Sonuçlar Doğurabilir

Danimarka Teknik Üniversitesi’nde fizikçiler, yapay zeka (AI) tarafından kontrol edilen dünyanın en küçük meyve hasat makinesini geliştirdiler, bu da yalnızca birkaç mikron ölçekli bir hasat makinesi oluşturulmasını sağladı.

DTU Fizik Enstitüsü’nde Yardımcı Doçent olan Kaare Hartvig Jensen, biyoyakıt, ilaç ve diğer ürünlerin üretimi için ürünlerin hasat edilmesi, taşınması ve işlenmesine olan ihtiyacı azaltmaya çalıştı. Ekstrakte edilen maddeler bitki metabolitleri olarak adlandırılır ve yeni yöntem, kimyasal ve mekanik işlemlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.

Araştırma Plant Physiology dergisinde yayımlandı.

Bitki Metabolitleri

Bitki metabolitleri, sıtma ilacı artemisinin gibi terapötik özelliklere sahip çok önemli kimyasallar içerir. Diğerleri gibi doğal kauçuk veya ağaç özü suyundan elde edilen biyoyakıt mekanik özelliklere sahiptir.

Çoğu bitki metaboliti, bireysel hücrelerde izole edilir ve metabolitlerin ekstraksiyon yöntemi önemlidir, çünkü prosedür ürün saflığı ve verimini etkiler. Ekstraksiyon işlemi, öğütme, santrifüjleme ve solventler kullanılarak kimyasal işlemler içerir, bu da yüksek mali ve çevresel işleme maliyetlerine yol açan kirliliğe neden olur.

“Tüm maddeler, bitkinin içinde bireysel hücrelerde üretilir ve depolanır. Saf maddeyi almak istiyorsanız, oraya girmeniz gerekir. Tüm bitkiyi hasat ettiğinizde veya meyveleri dallardan ayırdığınızda, ilgilendiğiniz maddeyi içermeyen çok fazla doku da hasat edersiniz” diyor Kaare Hartvig Jensen.

“İki bakış açısı var. Saf maddeleri çıkarmak istiyorsanız, bunu hücre hücre yapmanız gerekir. Ve bunu yaptığımız gibi, bitkiyi hasat etmenize gerek yok. Sonra küçük robota koyabilir ve bitkiyi bozmadan çalışabilir” diye devam ediyor Kaare.

Şu anda, hasat makinesi, bitkiler ve yapraklarla kullanılmaktadır, ancak ekip, gelecekte daha büyük ölçeklerde çalışabileceğini görüyor. Her şey planlandığı gibi giderse, yeni yaklaşım, yeni bir biyokütle kaynağı oluşturabilir ve sürdürülebilir enerji üretimi için yeni bir alan oluşturabilir.

Gelecekte olası bir uygulama, teknolojiyi ağaçlardan enerji elde etmek için kullanmaktır.

“Kuzey Kanada ve Rusya’nın ormanlarında, yaklaşık 740 milyar ağacı olan ve tamamen dokunulmamış olan çam ormanları vardır. Bu, dünyanın üzerindeki ağaçların toplam sayısının yaklaşık %25’idir. Bu teknolojiyi geliştirerek, ağaçlardan şeker elde edebilir ve ağaçları kesmeden veya zarar vermeden biyoyakıt üretebiliriz” diyor Kaare.

Hasat makinesi, 100 mikron çapında olan meyve ve yapraklardaki hücreleri arar ve iğnenin ucu yaklaşık 10 mikron çapındadır.

DTU Fizik Enstitüsü’nde doktora öğrencisi olan Magnus Valdemar Paludan, görüntü analizi, görüntü tanıma ve robot kontrolü sistemini oluşturdu.

“Bütün bunlar mikroskobik kamera ile yapılır. İlk olarak, robotun hasat edeceği hücreleri gösteren mikroskobik görüntülerdeki pikselleri manuel olarak işaretledim. Bu bilgiler, bilgisayar tarafından yeni görüntülerdeki benzer hücreleri bulmak için kullanılabilir” diyor Magnus.

Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi

Yeni teknoloji, makine öğrenimi ve GoogLeNet önceden var olan sinir ağına dayanır. Ağ, mikroskobik yapıları tanıyabilme ve gelişmiş görüntü analizi yapabilme yeteneğine sahiptir.

“Transfer öğrenimi adı verilen bir tekniği kullandık, burada var olan sinir ağı, bir görüntüdeki farklı nesneleri tanıyabilme yeteneğini kullanır. Bilgisayara, manuel olarak işaretlenmiş hücrelerle birlikte yeni görüntüler göstererek, ağı, mikroskobik metabolit zengin hücreleri tanıyabilmesi için ayarladık” diyor Magnus.

“Hasat makinesi, yaprağın mikroskobik kamera ile resmini çekebilir, yazılım aracılığıyla çalıştırabilir ve hasat etmesi gereken hücreleri tanıyabilir. Sonra, mikro robot kullanarak kimyasalları otomatik olarak çıkarabilir, geri kalan bitki ise bozulmadan kalabilir” diyor Magnus.