Nowe technologie w rolnictwie
Naukowcy korzystają z laserowego skanowania, aby tworzyć trójwymiarowe modele naziemnych części buraka cukrowego z pól uprawnych, co stanowi znaczący krok naprzód w rozwoju rolnictwa wspomaganego sztuczną inteligencją. Opublikowane niedawno badania demonstrują, jak nowe technologie mogą być wykorzystane w hodowli roślin XXI wieku, łącząc skanowanie laserowe i druk 3D do stworzenia szczegółowego modelu buraka cukrowego. Modele roślin są powtarzalne i nadają się do użytku w polu, a wszystkie dane badawcze oraz pliki do druku 3D są dostępne publicznie. Zarządzanie uprawami zyskuje nowe narzędzia, a każdy może teraz wydrukować własny model buraka cukrowego.
Automatyzacja fenotypowania roślin
Nowoczesna hodowla roślin opiera się na danych, wykorzystując algorytmy uczenia maszynowego i zaawansowaną technologię obrazowania do selekcji pożądanych cech. Fenotypowanie roślin, czyli nauka o zbieraniu dokładnych informacji i pomiarów dotyczących roślin, znacznie się rozwinęło w ostatnich latach. W przeszłości fenotypowanie opierało się na pomiarach wykonywanych ręcznie przez ludzi. Obecnie proces ten staje się coraz bardziej zautomatyzowany dzięki zaawansowanej technologii sensorów, często wspomaganej sztuczną inteligencją. Automatyzacja pozwala na zbieranie skomplikowanych danych na dużą skalę, co wcześniej było trudne do osiągnięcia.
Znaczenie precyzyjnych materiałów referencyjnych
Jednym z kluczowych aspektów w nowoczesnym świecie hodowli roślin napędzanej sensorami jest dostępność precyzyjnych materiałów referencyjnych. Sensory muszą mieć dostęp do danych o „standardowej roślinie”, która zawiera wszystkie istotne cechy, w tym trójwymiarowe właściwości, takie jak kąt ustawienia liści. Model 3D rzeczywistej rośliny, który można wykorzystać jako punkt odniesienia w szklarni lub na polu, jest znacznie bardziej użyteczny niż same dane komputerowe czy płaskie, dwuwymiarowe obrazy.
Zastosowania modelu 3D buraka cukrowego
Nowy, wydrukowany w 3D model buraka cukrowego został stworzony z myślą o tych zastosowaniach i dodatkowo oferuje możliwość bezpłatnego pobrania i ponownego wykorzystania plików do druku. Dzięki temu inni naukowcy mogą stworzyć dokładną kopię referencyjnego modelu buraka cukrowego, co ułatwia porównywanie badań prowadzonych w różnych laboratoriach na całym świecie. Druk 3D jest także na tyle przystępny cenowo, że może być wykorzystywany w miejscach o ograniczonych zasobach, na przykład w krajach rozwijających się.
Technologia LIDAR w hodowli roślin
Aby uzyskać dokładne dane do realistycznego modelu, autorzy badania z Instytutu Badawczego Buraka Cukrowego w Getyndze oraz Uniwersytetu w Bonn zastosowali technologię LIDAR (Light Detection and Ranging). Skanowanie laserowe rzeczywistej rośliny buraka cukrowego z 12 różnych kątów pozwoliło na stworzenie trójwymiarowych danych, które następnie zostały przetworzone i użyte do druku modelu w skali rzeczywistej. Model został przetestowany zarówno w laboratorium, jak i w polu.
Korzyści z drukowanych modeli 3D
Jonas Bömer wyjaśnia, że w dziedzinie trójwymiarowego fenotypowania roślin, referencje systemów sensorowych, algorytmów komputerowych i mierzonych parametrów morfologicznych stanowią wyzwanie, ale jednocześnie są niezwykle ważne. Wykorzystanie technologii druku 3D do tworzenia powtarzalnych modeli referencyjnych oferuje nową możliwość opracowywania standardowych metodologii, co przynosi korzyści zarówno badaniom naukowym, jak i praktycznej hodowli roślin.
Zastosowania poza burakiem cukrowym
Podejście to nie ogranicza się oczywiście tylko do buraka cukrowego. Nowe badania pokazują, jak kombinacja sztucznej inteligencji, druku 3D i technologii sensorowej może przyczynić się do przyszłości hodowli roślin, pomagając w dostarczaniu zdrowych i smacznych upraw dla światowej populacji.