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人工智能輔助監(jiān)測病蟲害 香蕉果農(nóng)迎來福音
發(fā)布時(shí)間：2020-08-04 發(fā)布來源：本站據(jù)世界科技研究新聞資訊網(wǎng)（phys.org）報(bào)道，倍德果蔬隨著搭載人工智能的設(shè)備日漸普及，即便身處偏僻鄉(xiāng)村，小農(nóng)種植戶也可以通過使用人工智能技術(shù)來更高效地經(jīng)營他們的農(nóng)場，還可以更便捷地獲取市場情報(bào)、衛(wèi)星圖像和氣候信息，并與推廣人員建立聯(lián)系。人工智能目前在防治作物病蟲害領(lǐng)域也得到了運(yùn)用，而病蟲害一直是香蕉收成的潛在威脅。
一項(xiàng)為香蕉果農(nóng)新開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用程序可以通過掃描作物，來識(shí)別五種主要疾病和一種常見蟲害的跡象。該技術(shù)經(jīng)過在哥倫比亞、剛果民主共和國、印度、貝寧、中國和烏干達(dá)的測試，取得了90%的檢測成功率。開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)的研究人員表示，人們需要構(gòu)建一個(gè)衛(wèi)星驅(qū)動(dòng)、全球互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)來控制病蟲害的爆發(fā)，新技術(shù)的發(fā)明意味著距離網(wǎng)絡(luò)的形成又近了一步。該項(xiàng)研究的成果發(fā)布于Plant Methods期刊上。
“全球的農(nóng)戶都在絞盡腦汁地保護(hù)作物免于病蟲害的侵襲”論文的第一作者 Michael Selvaraj說道，他在非洲與國際生物多樣性中心（Bioversity International）的同事們一起開發(fā)了這一程序。“低收入國家所擁有的與香蕉病蟲害有關(guān)的數(shù)據(jù)十分有限，像這樣的人工智能工具就為提升作物監(jiān)控水平、加強(qiáng)快速控制提供了機(jī)會(huì)，可以幫助農(nóng)民預(yù)防產(chǎn)量受損。”
香蕉是在全球范圍內(nèi)廣受歡迎的水果之一。2050年，全球人口總數(shù)預(yù)計(jì)將達(dá)100億，食品供應(yīng)會(huì)由此面臨巨大壓力。許多國家將會(huì)依賴于國際貿(mào)易來保障它們的食品安全。據(jù)估計(jì)，到了2050年，發(fā)展中國家對谷物的凈進(jìn)口量將達(dá)到3億噸，超過2008/09年1.35億噸的一倍。香蕉作為許多家庭的主要食物，既是重要的營養(yǎng)來源，也是關(guān)鍵的收入來源。然而，例如香蕉黃單胞菌枯萎病、香蕉鐮刀菌枯萎病和香蕉黑條葉斑病等病蟲害一直是損害香蕉種植的威脅，一旦疾病爆發(fā)，對于小農(nóng)種植戶而言可謂是毀滅性打擊。
以黃葉病熱帶第4型（TR4）病毒所造成的損失為例，據(jù)估計(jì)，印度尼西亞遭受的經(jīng)濟(jì)損失為1.21億美元；中國臺(tái)灣為2.53億美元；馬來西亞為1410萬美元。在非洲，2013年，莫桑比克北部的一家種植園內(nèi)首次報(bào)道發(fā)現(xiàn)了這種真菌，到了2015年9月，出現(xiàn)染病癥狀的植株數(shù)量已超57萬。
研究人員將這款人工智能工具命名為Tumaini，是斯瓦西里語中“希望”的意思。它可以輔助小農(nóng)香蕉種植戶快速監(jiān)測病害或蟲害，防止疫情的大規(guī)模爆發(fā)；還能將數(shù)據(jù)上傳至一個(gè)全球系統(tǒng)，用來進(jìn)行大規(guī)模的監(jiān)控與控制。來自國際生物多樣性中心的Guy Blomme表示：“Tumaini在測試時(shí)取得的高準(zhǔn)確率表明，它具備作為一項(xiàng)早期病害與蟲害探測工具所需的功能，并且有很大可能最終會(huì)被整合到一個(gè)全自動(dòng)移動(dòng)應(yīng)用程序中，這種程序通過集合無人機(jī)與衛(wèi)星圖像，來幫助低收入國家數(shù)百萬的香蕉果農(nóng)及時(shí)獲取作物病害的相關(guān)信息。”
圖像識(shí)別技術(shù)的迅速發(fā)展為Tumaini的面世創(chuàng)造了條件。研究人員為它上傳了2萬張多種香蕉病蟲害癥狀的可視化圖像，通過掃描香蕉果實(shí)或植株的一部分，它可以判斷病蟲害的類型，隨后會(huì)提供控制特定疫情的必要步驟。此外，該應(yīng)用程序還會(huì)記錄包括地理位置在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將其傳送至一個(gè)更大的數(shù)據(jù)庫。
現(xiàn)有的作物病害探測模型主要是基于葉子的癥狀，且只有脫落的葉子位于單一背景下時(shí)才能準(zhǔn)確識(shí)別。新技術(shù)的創(chuàng)新之處在于，它能夠探測作物任何一個(gè)部分的癥狀，而且還能識(shí)別低質(zhì)量的圖像，忽略其他植物或葉子等背景干擾，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度最大化。
此研究由國際生物多樣性中心和熱帶農(nóng)業(yè)國際中心（CIAT）協(xié)同完成，展現(xiàn)了例如人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、機(jī)器人、衛(wèi)星、云計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)等尖端科技在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和扶持農(nóng)民方面應(yīng)用的可行性。
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