TomatoGuard използва цифров сензор за нос с изкуствен интелект за откриване на ранни признаци на стрес при културите
Нов проект за научноизследователска и развойна дейност има за цел да въведе авангардна система за наблюдение, задвижвана от изкуствен интелект, която да улесни ранното откриване и реагиране на стрес при културите в защитеното растениевъдство.
Подкрепен от Defra и Innovate UK, проектът TomatoGuard: Проектът „Advanced AI-Driven Pest and Stress Detection for Sustainable Tomato Cultivation“ съчетава опита на Центъра за агротехнологии на Обединеното кралство (ATC), Altered Carbon (AC), Fargro Ltd и производителя APS Produce, за да се разработи машинно обучение, необходимо за откриване на специфични летливи вещества в доматите, които са показателни за стрес.
Технологията, която е в основата на TomatoGuard, се състои от пионерската сензорна система Digital Nose на AC, подпомагана от изкуствен интелект, която имитира човешките сетива, за да идентифицира потенциални проблеми в градинарството около растението и в почвата. Тя използва сензорна система, базирана на графен, за откриване на специфични газообразни елементи и пари, като служи като система за ранно предупреждение за идентифициране на промени в околната среда, които показват ранните етапи на предстоящ стрес за културите.
Технологията е базирана на чипа K9sense на AC - нов тип комплексен химически сензор, който работи в рамките на изкуствен интелект, за да открива уникални модели на летливи органични съединения (ЛОС), отделяни от растения, подложени на стрес.
„Използването на този интелигентен сензор за пространствено ранно откриване на стреса на културите ще позволи прилагането на ефективни мерки, водещи до намаляване на употребата на пестициди, загубите на реколта и по-устойчиво и икономично производство на култури“, заявиха от АС.
АС също така има за цел да намали въглеродния отпечатък от функционирането на защитена система за отглеждане на култури чрез откриване на сигнали за стрес на растенията и почвата за прецизно регулиране на отоплението, влажността и вентилацията на околната среда.
За да постигнат максимално въздействие, партньорите по проекта са избрали да работят по един конкретен проблем, засягащ доматите, и по общо откриване на аномалии. Специфичното откриване ще бъде насочено към червените паяжинообразуващи акари (RSM) - един от най-разпространените вредители при отглеждането на домати.
Въпреки че съществуват биологични средства за лечение, организаторите на проекта твърдят, че тяхната ефективност ще се повиши значително чрез ранно идентифициране. През последните години много ефективни химически препарати бяха изтеглени от пазара поради причини, свързани с околната среда, безопасността на храните и търговията.
С комбинацията от контролирано (RSM) и неконтролирано (откриване на аномалии) обучение TomatoGuard използва модел за машинно обучение, който обещава да внесе значителни иновации в селското стопанство в Обединеното кралство.
Първоначално TomatoGuard ще се фокусира върху отглеждането на домати - избор, обусловен от икономическото значение на културата и уникалните агрономически предизвикателства. Въпреки това технологията е проектирана да бъде универсална и мащабируема, с потенциални приложения в други защитени растителни среди, включително вертикално земеделие.
С обширна стратегия за тестване, която включва лабораторни контролирани среди, оранжерийни опити и търговски условия на отглеждане, AC има за цел да гарантира стабилността и надеждността на системата TomatoGuard.
„TomatoGuard надхвърля традиционните технологични решения, като запълва пропастта между агрономическия и търговския опит и най-съвременните сензорни технологии“, заяви AC.
Консорциумът предвижда този проект като инструмент, който дава възможност на производителите, улеснявайки преминаването към по-устойчива и ефективна система за производство на култури.
Д-р Анди Еванс, ръководител на иновациите в областта на здравето на културите в Центъра за агротехнологии на Обединеното кралство, заяви: „Резултатите от този проект ще доведат до откриване на проблеми в доматените култури на много ранен предсимптоматичен етап, което ще позволи да се предприемат интервенции в областите, където възникват проблеми.
„От гледна точка на производителите това ще намали разходите, дължащи се на ненужна употреба на пестициди, като се насочат към областите, които се нуждаят от третиране, оптимизират се хранителните изисквания на културата и се поддържа високо качество и добив на продукта. Системата има потенциал да бъде приложима в широк спектър от защитени системи за отглеждане на култури.“
Детелина Василева, главен оперативен директор в Altered Carbon, заяви: „Нашата мисия е да подобрим живота на Земята, като цифровизираме обонянието. Загубата на храна е огромен проблем, който засяга 30 % от всичко, което произвеждаме в световен мащаб, и именно по време на производството на култури можем да окажем най-голямо въздействие.
„Надяваме се да разширим обхвата на този един вредител и една култура до много други и да окажем реално измеримо въздействие върху качеството и количеството на храната, която се произвежда в световен мащаб.
Лори-Леа Грифитс, специалист по технически и регулаторни въпроси във Fargro, заяви: „Ролята на Fargro в проекта TomatoGuard е съсредоточена върху предоставянето на експертни агрономически съвети за насочване на развитието на тази иновативна технология и независимо наблюдение на търговските изпитания, за да се гарантира практическото й приложение за производителите.
„Като комбинираме нашия задълбочен опит в областта на градинарството с усъвършенствана сензорна технология, ние се стремим да предоставим решения, които дават възможност на производителите да действат навреме, да насочват ефективно третирането и в крайна сметка да подобрят както екологичната устойчивост, така и икономическите резултати.“
Брайън Морали, мениджър по отглеждането в APS Produce, заяви: „Смятаме, че тази нова технология ще повиши ефективността ни при идентифицирането на вредители и стрес на културите на много по-ранен етап, което ще позволи по-ранни интервенции с културни и биологични средства за контрол. Надяваме се, че това от своя страна ще намали постоянно нарастващите ни разходи и ще ни помогне да постигнем целите си за по-устойчиво производство“.
Изпитанията вече са започнали в оранжерии и контролирани камери в Rothamsted Research, като са извършени от ATC, а през пролетта на 2025 г. са планирани допълнителни изпитания в по-голяма оранжерия в технологичния център Stockbridge.
По време на проекта APS Produce ще използва сензорите и в търговска оранжерия, за да предостави обратна информация за използването на технологията в търговския сектор.
