Как искусственный интеллект и 3D-печать меняют способ выращивания продуктов питания?

Ученые используют лазерное сканирование для создания 3D-моделей надземных частей завода по выращиванию сахарной свеклы на посевном поле, что является шагом вперед в разработке усовершенствования конвейера урожая с помощью искусственного интеллекта.

Как искусственный интеллект и 3D-печать меняют способ выращивания продуктов питания?

Современная селекция растений стала высокотехнологичным процессом, где используются алгоритмы машинного обучения и сложные технологии визуализации для отбора нужных признаков. Фенотипирование растений — сбор точной информации и измерений растений — за последние годы значительно усовершенствовалось.

Раньше фенотипирование основывалось на утомительных ручных измерениях. Сегодня автоматизированные конвейеры фенотипирования, оснащённые передовыми сенсорными технологиями и искусственным интеллектом, значительно облегчают эту задачу. Они могут измерять размер и качество плодов, форму и размер листьев и другие параметры роста. Автоматизация не только повышает эффективность, но и позволяет собирать сложные данные, которые человеку трудно собрать в больших масштабах.

Важность точного эталонного материала

Важным аспектом в этом управляемом сенсорами мире селекции растений является наличие точного эталонного материала. Сенсорам нужны данные о "стандартном растении", охватывающие все релевантные характеристики, включая сложные трёхмерные параметры, такие как угол наклона листьев. Поэтому использование реальной "искусственной модели растения" предпочтительнее, чем данные в компьютере или двухмерные изображения. Такая модель может служить эталоном в теплицах или на полевых испытаниях среди реальных растений.

3D-печатная модель для исследований

Новая 3D-модель сахарной свеклы была создана с учетом этих требований и имеет дополнительное преимущество: файлы для её печати доступны для бесплатной загрузки и использования. Это позволяет учёным и энтузиастам по всему миру воссоздавать точные копии эталонной сахарной свеклы, делая исследования более сопоставимыми. Доступность 3D-печати также позволяет использовать этот подход в условиях ограниченных ресурсов, например, в развивающихся странах.

Сбор данных с помощью LIDAR

Для создания точных данных для своей модели, Йонас Бёмер и его коллеги из Института исследований сахарной свеклы (Гёттинген) и Боннского университета использовали технологию LIDAR (обнаружение света и определение дальности). Настоящая сахарная свекла была отсканирована лазером с 12 различных углов, а полученные данные загрузили в коммерческий 3D-принтер для создания модели в натуральную величину. Затем модель протестировали в лабораторных и полевых условиях.

Йонас Бёмер объясняет:

В области трёхмерного фенотипирования растений согласование сенсорных систем, алгоритмов и морфологических параметров — сложная, но важная задача. Применение технологий аддитивного производства для создания воспроизводимых эталонных моделей открывает новые возможности для стандартизации методик и объективного сравнения, что приносит пользу как науке, так и практике селекции растений.

Будущие применения и преимущества

Этот подход не ограничивается сахарной свеклой. Исследование в журнале GigaScience демонстрирует, как сочетание искусственного интеллекта, 3D-печати и сенсорных технологий может способствовать селекции растений будущего, помогая обеспечить мир здоровым и вкусным урожаем.

Крис Армит из GigaScience добавляет:

Ценность 3D-модели в том, что можно распечатать несколько копий, по одной на каждое поле. Это недорогая стратегия фенотипирования, где основная стоимость — это сканер LIDAR. Было бы замечательно увидеть этот подход применённым к другим культурам, таким как рис или африканские бесхозные культуры, где нужны доступные решения для фенотипирования.

Читайте также

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Virgin Galactic отложила возвращение космических туристов до февраля 2027 года

Virgin Galactic отложила возвращение космических туристов до февраля 2027 года

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях