Инструменты на основе искусственного интеллекта быстро становятся все более доступными, в том числе для людей в более отдаленных уголках земного шара. Это хорошая новость для мелких фермеров, которые могут использовать портативные технологии для более эффективного управления своими фермами, связывая их с рынками, специалистами по распространению сельскохозяйственных знаний, спутниковыми снимками и климатической информацией. Эта технология также становится первой линией защиты от болезней и вредителей сельскохозяйственных культур, которые потенциально могут уничтожить их урожай.
Новый инструмент для смартфонов, разработанный для банановых фермеров, сканирует растения на наличие признаков пяти основных болезней и одного распространенного вредителя. При тестировании в Колумбии, Демократической Республике Конго, Индии, Бенине, Китае и Уганде инструмент показал 90-процентный уровень успешного обнаружения. Эта работа является шагом на пути к созданию глобальной сети с питанием от спутников для борьбы с болезнями и вредителями, говорят исследователи, разработавшие технологию. Результаты были опубликованы на этой неделе в журнале Plant Methods..
«Фермеры во всем мире борются за защиту своих культур от вредителей и болезней», - сказал Майкл Селварадж, ведущий автор, разработавший инструмент вместе с коллегами из Bioversity International в Африке. «Существует очень мало данных о вредителях и болезнях бананов для стран с низким уровнем дохода, но такой инструмент ИИ, как этот, дает возможность улучшить наблюдение за посевами, ускорить контроль и меры по смягчению последствий, а также помочь фермерам предотвратить производственные потери."
Соавторы включали исследователей из Индийского института сельского хозяйства и технологий Имаям (IIAT) и Техасского университета A&M.
Бананы являются самым популярным фруктом в мире, и с учетом того, что к 2050 году население мира достигнет 10 миллиардов человек, возрастает потребность в производстве достаточного количества продуктов питания. Многие страны будут по-прежнему зависеть от международной торговли для обеспечения своей продовольственной безопасности. По оценкам, к 2050 году чистый импорт зерновых в развивающихся странах увеличится более чем вдвое со 135 миллионов метрических тонн в 2008/09 году до 300 миллионов в 2050 году. Бананы, являющиеся основным продуктом питания для многих семей, являются важнейшим источником питания и дохода. Однако вредители и болезни - ксантоманозное увядание банана, фузариозное увядание, черная пятнистость листьев (или черная сигатока) и многие другие - угрожают повредить плодам. А когда случается вспышка болезни, последствия для средств к существованию мелких землевладельцев могут быть пагубными.
В тех немногих случаях, когда были оценены потери от грибка Fusarium Tropical race 4, они составили 121 миллион долларов США в Индонезии, 253 доллара США.3 миллиона на Тайване и 14,1 миллиона долларов США в Малайзии (Aquino, Bandoles and Lim, 2013). В Африке, где грибок впервые был обнаружен в 2013 году на плантации в северной части Мозамбика, количество растений с симптомами заболевания в сентябре 2015 года возросло до более чем 570 000..
Инструмент встроен в приложение под названием Tumaini, что на языке суахили означает «надежда», и предназначен для того, чтобы помочь мелким производителям бананов быстро обнаружить болезнь или вредителя и предотвратить массовую вспышку. Приложение направлено на то, чтобы связать их с работниками по распространению знаний, чтобы быстро остановить вспышку. Он также может загружать данные в глобальную систему для крупномасштабного мониторинга и контроля. Цель приложения - обеспечить надежный и легко развертываемый ответ для поддержки банановых фермеров, нуждающихся в борьбе с болезнями урожая.
«Общие высокие показатели точности, полученные при тестировании бета-версии приложения, показывают, что у Tumaini есть все необходимое, чтобы стать очень полезным инструментом раннего обнаружения болезней и вредителей», - сказал Гай Бломм из Bioversity International.«У него есть большой потенциал для возможной интеграции в полностью автоматизированное мобильное приложение, которое объединяет изображения с дронов и спутников, чтобы помочь миллионам фермеров, выращивающих бананы в странах с низким уровнем дохода, получить своевременный доступ к информации о болезнях сельскохозяйственных культур».
Глубокое обучение
Быстрые улучшения в технологии распознавания изображений сделали возможным появление приложения Tumaini. Чтобы создать его, исследователи загрузили 20 000 изображений, на которых были изображены различные видимые симптомы болезней бананов и вредителей. С помощью этой информации приложение сканирует фотографии частей плода, грозди или растения, чтобы определить природу заболевания или вредителя. Затем он обеспечивает шаги, необходимые для решения конкретной болезни. Кроме того, приложение также записывает данные, включая географическое положение, и передает их в большую базу данных.
Существующие модели обнаружения болезней сельскохозяйственных культур сосредоточены в первую очередь на симптомах листьев и могут точно работать только тогда, когда изображения содержат отдельные листья на простом фоне. Новизна этого приложения заключается в том, что оно может обнаруживать симптомы на любой части урожая и обучено считывать изображения более низкого качества, включая фоновый шум, такие как другие растения или листья, для максимальной точности.
"Это не просто приложение", - сказал Селварадж. «Но инструмент, который способствует системе раннего предупреждения, которая напрямую поддерживает фермеров, обеспечивая лучшую защиту урожая и развитие, а также принятие решений для обеспечения продовольственной безопасности».
Это исследование, проведенное Альянсом между Bioversity International и Международным центром тропического сельского хозяйства (CIAT), продемонстрировало потенциал передовых технологий, таких как ИИ, IoT (Интернет вещей), робототехника, спутники, облачные вычисления и машинное обучение для преобразования сельского хозяйства и помощи фермерам.