Οι Σουηδοί επιστήμονες που έμαθαν τα drone να καταπολεμούν τη φυτόφθορα στις πατάτες.

Τα drones και o Watson της IBM βοηθούν τους αγρότες να προστατεύσουν τις πατάτες από τη φυτόφθορα.

• Οι πατάτες αποτελούν μόνο το 2% της καλλιεργήσιμης γης στη Σουηδία, αλλά αντιπροσωπεύουν το 25% της συνολικής χρήσης φυτοφαρμάκων.

• Πανεπιστημιακοί ερευνητές συνεργάστηκαν με την IBM για να αναπτύξουν drones με τεχνητή νοημοσύνη που μπορούν να ανιχνεύσουν γρήγορα και με ακρίβεια φυτόφθορα στις πατάτες.

• Με ακρίβεια από 75% έως 97% και με τη βοήθεια των drone μπορεί κανείς να επεξεργαστεί εικόνες δέκα φορές πιο γρήγορα από το ανθρώπινο μάτι.

Ο Mats Persson, Διευθυντής Επιχειρήσεων στην IBM Σουηδίας, παραδέχεται ότι δεν είχε σκοπό να λύσει το πρόβλημα του περονόσπορου της πατάτας στα πατατοχώραφα της Σουηδίας, ούτε να μειώσει τη χρήση φυτοφαρμάκων στη χώρα, ούτε να δημιουργήσει ένα εντελώς νέο μοντέλο για τη διαχείριση των καλλιεργειών. Όπως πολλοί καινοτόμοι πριν από αυτόν, ο Persson, μαζί με μερικούς συναδέλφους στο IBM Client Innovation Center στο Μάλμε, ήθελαν κυρίως να παίξουν με εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας.

«Είμαστε θιασώτες της φωτογραφίας», μας είπε Persson «και βασικά θέλαμε να πείσουμε την IBM να μας αγοράσει ένα drone».

Ο Διαγωνισμός Congitive Build

Ήταν Μάιος του 2016 και η πρόκληση Cognitive Build, ένας εξάμηνος εσωτερικός διαγωνισμός της IBM που αναζητούσε καινοτόμα project τεχνητής νοημοσύνης, μόλις ξεκινούσε. Κατά τη διάρκεια των απογευματινών τους διαλειμμάτων για καφέ, ο Persson και οι συνεργάτες του άρχισαν να εξετάζουν τρόπους για να αξιοποιήσουν την τηλεπισκόπηση με drone παράλληλα με τις τελευταίες τεχνολογίες της IBM. Ο Persson που ζει κοντά στο SLU (Σουηδικό Πανεπιστήμιο Γεωργικών Επιστημών) και πρότεινε στην ομάδα να ασχοληθούν με γεωργικές εφαρμογές.

Ένα απόγευμα, ο Persson πήγε στο SLU και άρχισε να ρωτά στην καφετέρια αν κάποιος χρησιμοποιούσε drones στη δουλειά του. Πολλοί ανέφεραν τον Erik Alexandersson, αναπληρωτή καθηγητή φυτοπροστασίας βιολογίας, ο οποίος έτυχε να απολαμβάνει έναν καφέ εκεί κοντά. Το ζευγάρι ξεκίνησε μια συζήτηση και ο Alexandersson εξήγησε πώς το τμήμα του χρησιμοποιούσε τη αεροφωτογραφία με drone για να ανιχνεύσει τον όψιμο περονόσπορο (φυτόφθορα) σε πατατοχώραφα.

Οι προσβολές από φυτόφθορα προκαλούνται από έναν μύκητα που αναπαράγει γρήγορα τα σπόρια του σε υγρές, ήπιες συνθήκες. Οι καταιγίδες μπορεί να είναι ισχυροί φορείς του μύκητα, όπως και τα υγρά περιβάλλοντα όπως αυτό της Ιρλανδίας όπου το 1840 συνέβη μια από τις πιο διαβόητες προσβολές του μύκητα αυτού, γνωστής και ως "Ο Ιρλανδικός λοιμός της πατάτας του 1840".

Μόλις μολυνθούν, τα φύλλα, οι μίσχοι και οι κόνδυλοι ενός φυτού γίνονται γρήγορα μια άρρωστη μαύρη μάζα. «Οι βρωμερές πατάτες…» παρατήρησε κάποτε ο Ιρλανδός ποιητής Seamus Heaney. Ολόκληρες καλλιέργειες μπορούν να εξαλειφθούν σε λιγότερο από μια εβδομάδα.

Άποψη από drone των χωραφιών με πατάτα στη Δανία που έχουν μολυνθεί από προσβολή φυτόφθορας. Φωτογραφία Jesper Cairo Westergaard

Στη Σουηδία, τέτοιες καταστροφές έχουν περιβαλλοντικές επιπτώσεις πολύ πέρα από τις αποδόσεις των καλλιεργειών. Ενώ οι πατάτες αποτελούν λιγότερο από το 2% των καλλιεργήσιμων εκτάσεων χώρας, η λοίμωξη αυτή από μόνη της αντιπροσωπεύει το 25% της συνολικής χρήσης φυτοφαρμάκων στη χώρα. Οι Σουηδοί αγρότες ξοδεύουν περισσότερα από 6 δισεκατομμύρια ευρώ ετησίως για καλλιέργειες που έχουν προσβληθεί, συν τα έξοδα για προληπτικούς ψεκασμούς και καύσιμα για τρακτέρ.

Με τηλεπισκόπηση μέσω drone, ο Alexandersson ελπίζει ότι τα ύποπτα φυτά μπορούν εντοπιστούν και να ξεριζωθούν ή τουλάχιστον να ψεκαστούν με μεγαλύτερη ακρίβεια, διαφυλάσσοντας παράλληλα και το γύρω περιβάλλον τους.

Για αιώνες, οι αγρότες μπορούσαν μόνο να περιδιαβαίνουν τα χωράφια τους αναζητώντας σημάδια όψιμης λοίμωξης, εξετάζοντας τα φύλλα και τα στελέχη των φυτών τους. Καθώς οι ψηφιακές φωτογραφίες έχουν βελτιωθεί σε ανάλυση, ορισμένοι επιστήμονες είχαν ξεκινήσει εδώ λίγα χρόνια πειραματισμούς με σταθερές κάμερες για να παρακολουθούν χωράφια.

Ο Alexandersson και οι συνεργάτες του συνειδητοποίησαν ότι θα μπορούσαν κυριολεκτικά να πάνε αυτό το 'έργο' σε άλλο επίπεδο. Με τα πιο ευκίνητα drones, θα μπορούσαν να μεταδώσουν γρήγορα δεδομένα σε έναν υπολογιστή ή ακόμα και smartphone. Εάν κάτι φανεί ύποπτο, ένας άνθρωπος θα μπορούσε να σταλεί για πιο προσεκτική επιτόπια επιθεώρηση. Ακόμη και αυτό όμως αποδείχθηκε αρκετά επίπονο. «Ήταν πολλές εικόνες για ένα άτομο να τις σαρώσει», είπε ο Alexandersson. «...και αυτός είναι μόνο ένας μικρός αριθμός χωραφιών στα οποία πειραματιζόμαστε. Σκεφτείτε όλες τις γεωργικές εκτάσεις στον κόσμο».

Όταν άκουσε αυτό τον προβληματισμό, ο Persson ήξερε ότι είχε βρει το πεδίο της έρευνάς του.

Τι θα γινόταν αν η τεχνητή νοημοσύνη μπορούσε να αναγνωρίσει τα μαύρα σημάδια της φυτόφθορας που καταγράφουν τα drones, όπως τώρα ήδη αναγνωρίζει τους φωτεινούς σηματοδότες, τις ελαττωματικές συγκολλήσεις και συγκεκριμένους καρκίνους;

Η φασματική φωτογραφία και οι έγχρωμες φωτογραφίες χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της ανίχνευσης της συγκεκριμένης μάστιγας. Φωτογραφία Jesper Cairo Westergaard

Το SLU είχε ήδη περισσότερες από χίλιες φωτογραφίες για να δουλέψει, μαζί με ένα απροσδόκητο bonus που είχε ήδη ανέβει στο Watson από ερευνητές πανεπιστημίου στην Καλιφόρνια που πετούσαν επίσης με drones πάνω από μολυσμένους πορτοκαλεώνες. Αν και μελετούσαν διαφορετικές ασθένειες, οι φασματικές υπογραφές των ασθενειών ήταν παρόμοιες σε τέτοιο βαθμό ώστε να δημιουργηθεί μια σταθερή βάση, με δεδομένα προερχόμενα από δύο ηπείρους, για να εκπαιδευτεί η τεχνητή νοημοσύνη στην αναγνώριση της φυτόφθορας.

Κατά τη διάρκεια των καλλιεργητικών περιόδων του 2017 και του 2018, drones αναπτύχθηκαν σε τέσσερα χωράφια σε Σουηδία και Δανία. Εφοδιασμένα με το λογισμικό Watson τα drones άρχισαν να εντοπίζουν με ακρίβεια τις μολυσμένες καλλιέργειες σε ποσοστό 75%. Σε εργαστηριακά περιβάλλοντα, οι ταυτοποιήσεις έφτασαν το 97%. Εκείνη την εποχή ορισμένα καλά εκπαιδευμένα άτομα εξακολουθούσαν να έχουν πετυχαίνουν καλύτερη ακρίβεια από τον Watson, ωστόσο μπορούσαν να επεξεργαστούν μόνο τρεις εικόνες το λεπτό, ενώ ο Watson μπορούσε δέκα φορές περισσότερες.

Οι Alexandersson και Persson οραματίζονται χωράφια όπου drones θα περιφέρονται αυτόνομα σαν πουλιά ή έντομα, αναζητώντας αρρώστιες, προσβολές και ζιζάνια. Ορισμένα από τα ρομπότ που οραματίζονται μπορεί να είναι και μικρά επίγεια τροχοφόρα που θα έχουν προγραμματιστεί να κινούνται κατά μήκος φυτεμένων αυλάκων επιθεωρώντας φυλλώματα και από τις δύο πλευρές, από πάνω αλλά και από κάτω όπου η προσβολή είναι πιο εμφανής. Αυτά τα αυτόνομα ρομπότ θα μπορούσαν θεωρητικά να δίνουν εντολή σε μεγαλύτερα μηχανήματα να ψεκάσουν συγκεκριμένες ποσότητες μυκητοκτόνου ή να ξεριζώσουν τις προσβολές.

Τα drones, τα δεδομένα και οι αποφασισμένοι ερευνητές θα μπορούσαν να κάνουν τις αρρώστιες ένα σπάνιο θέαμα. Φωτογραφία Jesper Cairo Westergaard

«Οι οικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις θα μπορούσαν να είναι τεράστιες για τη Σουηδία και για τον υπόλοιπο κόσμο», δήλωσε ο Persson. Τη στιγμή που για την καταπολέμηση της φυτόφθορας καταναλώνονται περίπου το 25% των φυτοφαρμάκων της χώρας, ακόμη και μια μερική μείωση θα είχε δραματική επίπτωση στο κόστος και τη μόλυνση ενώ παράλληλα θα ενίσχυε τις αποδόσεις.

Όσο για τον διαγωνισμό Cognitive Build, αν και ο Persson δεν έφτασε στον τελικό - προς απογοήτευσή του - τελικά βοήθησε την IBM να κερδίσει ένα ακόμη μεγαλύτερο βραβείο. Τον Απρίλιο του 2019, η Yara, ένας από τους μεγαλύτερους παραγωγούς λιπασμάτων στον κόσμο ανακοίνωσε μια συνεργασία με την IBM για την κατασκευή μιας παγκόσμιας γεωργικής πλατφόρμας. Το έργο του Persson ήταν μεταξύ των επιδείξεων που έκλεισαν τη συμφωνία.

Σε πλήρη ανάπτυξη, η πλατφόρμα της Yara θα μπορεί να εξυπηρετήσει 100 εκατομμύρια εκτάρια γεωργικής γης, περίπου το 7% της καλλιεργήσιμης γης της Γης.

Στο μεταξύ, ο Alexandersson και η ομάδα του πέρασαν το καλοκαίρι τους πετώντας drones πάνω από πειραματικούς αγρούς έξω από το Give, στη Γιουτλάνδη της Δανίας, κοντά στη Legoland. Εκεί, ένας πατατοπαραγωγός είχε επιμολύνει σκόπιμα την καλλιέργειά του για να αναλύσει ποια φύτρα θα ήταν πιο ανθεκτικά στη φυτόφθορα.

«Συλλέξαμε τόσες πολλές σειρές αναπαραγωγής & σε τέτοιες συγκεντρώσεις που θα είναι εκπληκτικό για τα δεδομένα», είπε ο Alexandersson, ενθουσιασμένος από την προσβολή όσο μόνο ένας ερευνητής θα μπορούσε να είναι!

Σημείωση του μεταφραστή: Σήμερα, 4 μόλις χρόνια μετά έχουμε ήδη διανύσει πολύ δρόμο. Οι αισθητήρες έχουν γίνει κατά πολύ δυνατότεροι, η τεχνητή νοημοσύνη έχει συνεχίσει να εκπαιδεύεται & τα drone έχουν γίνει πολύ πιο προσιτά για όλους.

---

Τό άρθρο είναι μια μετάφραση από το Industrious blog της ΙΒΜ και δημοσιεύτηκε στις 26/8/2019 από τον Matt A.V. Chaban. Διαβάστε το άρθρο στη αρχική του μορφή εδώ.

Επικοινωνήστε μαζί μας στο 2610.641641 ή μέσω email στο info@prapopoulos.com για να ενημερωθείτε για τις δυνατότητες που σας παρέχουν οι νέες τεχνολογίες και τα drone στο χωράφι.