Машинное обучение помогает определить здоровье соевых полей

2022-06-10

Машинное обучение помогает определить здоровье соевых полей

Используя сочетание дронов и методов машинного обучения, исследователи из Университета штата Огайо недавно разработали новый метод определения состояния сельскохозяйственных культур и использовали его для создания нового инструмента, который может помочь будущим фермерам.

В исследовании, опубликованном в журнале "Компьютеры и электроника в сельском хозяйстве", изучается использование нейронных сетей для определения дефолиации сельскохозяйственных культур, или повсеместной потери листьев на растении. Это разрушение может быть вызвано болезнью, стрессом, пасущимися животными, а чаще всего - нашествием насекомых и других вредителей.

Если не принять меры, то могут пострадать целые поля, что резко снизит сельскохозяйственную продуктивность всего региона. Для борьбы с этой проблемой исследователи решили проанализировать товарную культуру, считающуюся одним из четырех основных продуктов мирового сельского хозяйства: соевые бобы.

В период с августа по сентябрь 2020 года Зичен Чжан, ведущий автор исследования и аспирант факультета компьютерных наук и инженерии штата Огайо, использовал беспилотный летательный аппарат (БПЛА), или дрон, для аэрофотосъемки пяти соевых полей в Огайо. После обрезки каждого снимка с БПЛА на более мелкие изображения, команда в итоге получила более 97 000 фотографий, которые можно было обозначить как здоровые или дефолиантные.

"Соя - один из самых важных сельскохозяйственных продуктов в США, будь то экспорт или дальнейшее производство продуктов питания", - сказал он. По данным Министерства сельского хозяйства США, Соединенные Штаты являются ведущим мировым производителем сои и вторым ведущим экспортером. Однако отечественные фермеры не успевают удовлетворять спрос: в прошлом году, по прогнозам, необходимо было засеять более 90 миллионов акров соевых бобов, чтобы удовлетворить потребности потребителей.

Поскольку соя является важным источником масла, пищи и белка во многих регионах мира, потенциальное снижение производства сои в США может иметь серьезные последствия. Но исследование Чжана, одно из первых, в котором используются неинвазивные технологии для определения состояния крупномасштабных культур, может помочь оценить вероятность падения производства из-за дефолиации.

"Дефолиация сои - это очень типичная проблема, но мы можем ее решить", - сказал Чжан.Кристофер Стюарт

Просеяв вручную собранные изображения, исследователи обнаружили, что около 67 000 из них можно назвать здоровыми, в то время как почти 30 000 имеют различные признаки дефолиации - соотношение более чем 2 к 1. Затем они использовали этот набор данных для сравнения способности нескольких алгоритмов обучения правильно определять, какие культуры подверглись дефолиации, и избегать неверных предположений о здоровых посевах сои. 

Но после того, как исследователи пришли к выводу, что ни один из классификаторов не может предложить точность, которой они хотели достичь, они решили создать свой собственный инструмент глубокого обучения с нуля. Этот конечный продукт называется Defonet - нейронная сеть, способная исследовать и правильно отвечать на первоначальные запросы исследования о дефолиации. "Эта новая архитектура специально разработана для этой рабочей нагрузки", - сказал Чжан. "Она обладает лучшими характеристиками по сравнению с имеющимися в настоящее время инструментами по точности, точности и эффективности". 

По словам соавтора исследования Кристофера Стюарта, доцента кафедры информатики и инженерии, если Defonet будет использоваться в полевых условиях, это может изменить процесс принятия решений в сельскохозяйственной отрасли в связи с серьезными потерями урожая.

"В ближайшие годы нам придется значительно увеличить производство продовольствия, чтобы просто удовлетворить спрос", - сказал Стюарт. "Идея цифрового сельского хозяйства заключается в использовании информатики и других технологий для обеспечения максимально эффективного выращивания каждого посаженного семени".

Соавторами исследования также стали Сами Ханал, доцент кафедры пищевой, сельскохозяйственной и биомедицинской инженерии, Эми Рауденбуш, научный сотрудник кафедры энтомологии, и Келли Тилмон, доцент кафедры энтомологии. Это исследование было поддержано Национальным научным фондом.

 

 




Минобороны Грузии заявило о скором окончании строительства завода по производству БЛА

2022-11-14
Минобороны Грузии заявило о скором окончании строительства завода по производству БЛА

Строительство завода по производству БЛА грузинско-польской компании «Дельта-ВБ» находится на завершающей стадии, сообщает «РИА Новости» со ссылкой на пресс-службу Минобороны Грузии.

ZALA Aero: карту Украины оцифровали для тренировки операторов дронов-камикадзе ВС РФ

2022-11-14
ZALA Aero: карту Украины оцифровали для тренировки операторов дронов-камикадзе ВС РФ
Компания ZALA Aero, занимающаяся разработкой беспилотных летательных аппаратов, распространяет информацию о том, что полная карта территории Украины была создана в цифровом виде. 

Dronamics и Cranfield Aerospace Solutions объявили о партнерстве

2022-11-14
Dronamics и Cranfield Aerospace Solutions объявили о партнерстве

Компания Dronamics объединила усилия с компанией Cranfield Aerospace Solutions (CAeS) для создания водородных элементов.


Обратная конверсия: первый в мире проект о конвертации ТЦ в серийное производство беспилотников

2022-08-24
Обратная конверсия: первый в мире проект о конвертации ТЦ в серийное производство беспилотников
На днях главный конструктор ZALA AERO выступил с новой инициативой — первый в мире проект о конвертации ТЦ в серийное производство беспилотников. 

Многоцелевой беспилотник Airbus Zephyr 36 дней кружит в небе над Аризоной

2022-07-25
Многоцелевой беспилотник Airbus Zephyr 36 дней кружит в небе над Аризоной
Подразделение Пентагона Army Futures Command сообщило о том, что запущенный командой APNT/Space CFT многоцелевой беспилотник Airbus Zephyr продолжает свой полет, начавшийся 15 июня. 

Беспилотники и сети сотовой связи

2022-06-14
Беспилотники и сети сотовой связи

Оператор UScellular успешно протестировал в Чикаго возможности сети 5G при работе с ней летающего беспилотника. В тестах принимали участие специалисты компании Ericsson. Об этом рассказывает telecoms.com.

Электрический самолёт VoloConnect совершил свой первый успешный полёт

2022-06-08
Электрический самолёт VoloConnect совершил свой первый успешный полёт

Немецкий стартап Volocopter объявил, что его четырёхместный электрический самолёт VoloConnect совершил первый успешный полёт в мае 2022 года. Концепт аппарата провёл в воздухе 2 минуты и 14 секунд. Прототип имеет все запланированные аэродинамические и тактико-технические характеристики будущего коммерческого продукта.

Группа «ЭФКО» провела успешные испытания прототипа грузового дрона Hi-Fly

2022-04-13
Группа «ЭФКО» провела успешные испытания прототипа грузового дрона Hi-Fly

Инновационный центр «Бирюч» провел успешные летные испытания прототипа новой модели беспилотного летательного аппарата – грузового дрона. Применение дрона предполагается при ликвидации чрезвычайных ситуаций – для доставки грузов и эвакуации пострадавших.

Правительство утвердило параметры эксперимента по внедрению беспилотной авиации в пяти регионах

2022-04-08
Правительство утвердило параметры эксперимента по внедрению беспилотной авиации в пяти регионах

В ближайшее время в пяти регионах России начнётся эксперимент по внедрению беспилотных авиационных систем. Постановления об этом подписал Председатель Правительства Михаил Мишустин.



Возврат к списку


Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений