Болезни растений из года в год представляют серьезную угрозу для глобальной продовольственной безопасности. К счастью, на первый план выходят дроны для защиты растений на базе искусственного интеллекта, которые, сочетая передовые модели машинного обучения, обеспечивают сверхбыстрое, масштабируемое и невероятно точное раннее выявление болезней сельскохозяйственных культур — то, что необходимо каждому современному фермеру и пилоту дронов.
DRONELIFE с гордостью публикует этот гостевой пост, написанный Хаулой Альмазруи, инженером-робототехником из Института технологических инноваций. DRONELIFE никогда не принимает и не оплачивает гостевые материалы.
Почему дроны для защиты растений и искусственный интеллект будут играть ведущую роль в сельском хозяйстве будущего
Фермеры, агрономы и пилоты дронов для защиты растений единодушно сходятся во мнении: обеспечение стабильного снабжения продовольствием является главной задачей нашего времени. Передовые сельскохозяйственные дроны, оснащенные системами искусственного интеллекта для выявления болезней сельскохозяйственных культур, сегодня представляют собой наиболее эффективные средства защиты фермерских хозяйств от разрушительных вспышек заболеваний.
По прогнозам Организации Объединенных Наций, к 2100 году численность населения мира превысит 10,3 миллиарда человек. Болезни растений уже ежегодно уничтожают до 40% мирового урожая — это наносит экономике колоссальный ущерб в размере $220 миллиардов, по данным ФАО. Такие страны, как ОАЭ, в значительной степени зависящие от импорта, больше всего страдают при возникновении вспышек болезней.
Поэтому операторы дронов для защиты растений спешат внедрять более совершенные технологии обнаружения, чтобы значительно снизить риски и обеспечить безопасность продовольственного снабжения во всем мире.
Традиционные методы оказываются бессильны перед лицом современных угроз
Фермеры традиционно выявляют заболевания с помощью кропотливых визуальных осмотров, спектрального сравнения коэффициентов отражения листьев или лабораторных ПЦР-тестов, позволяющих амплифицировать ДНК патогенов. Эти методы эффективны, но они отнимают много времени, требуют значительных затрат и просто не поддаются масштабированию на тысячи гектаров — а именно в этом и заключается преимущество сельскохозяйственных дронов.
Исследователи требуют создания более быстрых, дешёвых и гораздо более точных систем. Дроны для защиты растений идеально отвечают этим требованиям.
Это изменение подтверждает знаковое исследование, проведённое Институтом технологических инноваций и Университетом Шарджи. В своём обзоре авторы заявляют, что глубокое обучение на изображениях, снятых камерами дронов, является бесспорным будущим в области выявления болезней сельскохозяйственных культур.
«Vision Transformers» выводят сельскохозяйственные дроны на новый уровень
Современные передовые модели искусственного интеллекта мгновенно анализируют изображения высокого разрешения, которые дроны для защиты растений собирают с листьев, плодов и стеблей. Они выявляют заболевания по мельчайшим изменениям цвета, текстуры и формы, которые ускользают от человеческого глаза.
В течение многих лет доминировали сверточные нейронные сети, однако в настоящее время Vision Transformers (ViT) значительно превосходят их по эффективности. ViT рассматривают изображения целиком как последовательности фрагментов и используют механизм самовнимания для понимания глобального контекста — это идеально подходит для выявления признаков заболеваний на обширных участках с высоты полета дрона.
Легкие гибридные модели, такие как CropViT, демонстрируют поразительную точность 98,641 TP3T и при этом бесперебойно работают на борту современных сельскохозяйственных дронов. Это означает, что пилоты дронов для защиты растений обнаруживают очаги заболеваний на несколько дней или даже недель раньше, чем когда-либо прежде.
Мониторинг в режиме реального времени становится реальностью
Дроны для защиты растений, оснащенные камерами с искусственным интеллектом и моделями Vision Transformer, ежедневно облетают обширные территории, получают кристально четкие изображения, проводят мгновенный анализ и оповещают фермеров сразу же при появлении признаков болезни. Ручной обзор полей уходит в прошлое — время реагирования сокращается с нескольких недель до нескольких часов, а потери урожая резко снижаются.
От лабораторных обещаний к реальным условиям на местах
Конечно, проблемы по-прежнему остаются. Многие модели по-прежнему обучаются на ограниченных лабораторных данных, которые не учитывают реальные колебания освещения, погодных условий и состава почвы. В настоящее время разработчики активно решают эту проблему, подавая в Vision Transformers разнообразные глобальные наборы данных и оптимизируя их для каждого климата и каждой сельскохозяйственной культуры.
Исследователи, агротехнологические компании, производители дронов и пилоты, занимающиеся защитой растений, тесно сотрудничают друг с другом. Они создают открытые стандартизированные наборы данных, совершенствуют алгоритмы и интегрируют все это непосредственно в повседневные полеты сельскохозяйственных дронов.
Каков результат? Дроны для защиты растений, оснащенные искусственным интеллектом, в скором времени будут охранять миллиарды гектаров, сократят потери урожая на 40% и обеспечат производство продовольствия для будущих поколений.
English 
Arabic 
French 
Russian