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人工智能幫助香蕉種植者保護世界上最受歡迎的水果

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/08/13
在哥倫比亞西南部帕爾米拉附近的一個小農戶種植的一串香蕉。圖片來源:國際熱帶農業中心(CIAT)NEIL PALMER

人工智能驅動的工具應用範圍越來越廣泛與普及,這對全球偏遠角落的小農來說不啻是個好消息,他們可以使用手持技術更有效地運作農場,聯結市場、推廣人員、衛星圖像和氣候資訊。該技術也正成為防治作物病蟲害的第一道防線。

為香蕉(Musa Spp)種植者開發的新智能手機工具,可以掃描植物的五種主要疾病,和一種常見害蟲的跡象。在哥倫比亞、剛果民主共和國、印度、貝南、中國大陸和烏干達的測試中,該工具提供了90%的成功檢測率。開發該技術的研究人員說,這項工作是朝著建立一個衛星驅動、全球連接的網絡,來控制疾病和蟲害爆發邁出的一步。研究結果昨 (12)日發表在《植物方法》期刊上。

研究的主要作者Michael Selvaraj說道:「世界各地的農民都在努力保護他們的作物免受病蟲害的侵害。關於低收入國家香蕉病蟲害的數據很少,但像這樣的人工智能工具提供了改善作物監測、快速控制和減緩工作的機會,並幫助農民防止生產損失。」Selvaraj 與非洲生物多樣性國際的同事一起開發了該工具。

共同作者包括來自印度Imayam農業技術研究所(IIAT),和德州AM大學的研究人員。

香蕉是世界上最受歡迎的水果,也是許多家庭必不可少的主食,是營養和收入的重要來源。到2050年全球人口將達到100億,生產足夠食物的壓力越來越大。許多國家將繼續依賴國際貿易來確保其糧食安全。據估計,到2050年,發展中國家的穀物淨進口量將增加一倍以上。然而,害蟲和疾病有可能損害水果。當疾病爆發時,對小農生計的影響降造成損害。

在少數幾例估計鐮刀菌熱帶種族4真菌(TR4)的損失中,印尼為1.21億美元,台灣為2.533億美元,馬來西亞為1410萬美元。在2013年莫桑比克北部一個種植園首次報告的真菌,20159月,有症狀植物的數量增加到570,000多株。

該工具內置於一個名為Tumaini的應用程式,這是斯瓦希里語中「希望」之意。這款應用程式旨在幫助小農香蕉種植者,快速檢測疾病或害蟲並防止大範圍爆發,將他們與擴展工作者相聯繫,以迅速阻止爆發。它還可以將數據上傳到全球系統以進行大規模監視和控制。該應用程式的目標是促進強大且易於部署的響應,以支持需要控制作物疾病的香蕉種植者。

來自國際生物多樣性研究中心的Guy Blomme說:「在測試應用測試版本時獲得的整體高準確率表明,Tumaini擁有成為一種非常有用的早期疾病和害蟲檢測工具所需的功能。它最終可以整合到一個完全自動化的行動應用程式中,該應用程式整合了無人機和衛星圖像,以幫助低收入國家的數百萬蕉農及時獲取有關作物病害的資訊。」

深度學習
圖像識別技術的快速改進使Tumaini應用成為可能。在研究過程中,研究人員上傳了20,000張描繪了各種可見的香蕉病和害蟲症狀的圖像。有了這些資訊,該應用程式掃描部分水果或植物的照片,以確定疾病或害蟲的性質。然後,它提供了解決特定疾病所需的步驟。此外,該應用程式還紀錄數據,包括地理位置,並將其提供給更大的數據庫。

現有的作物病害檢測模型主要關注葉子症狀,並且只有當圖片在普通背景上包含分離的葉子時,才能準確地作用。這個應用程式的新穎之處在於它可以檢測作物任何部分的症狀,並且經過訓練,能夠讀取畫質較低的圖像,包括背景噪聲,像其他植物或葉子一樣,以最大限度地提高準確性。

Selvaraj說:「這不僅僅是一個應用程式,這是一種有助於建立直接支持農民的早期預警系統的工具,可以更好地保護作物、促進發展和決策,以解決糧食安全問題。」

該研究由國際生物多樣性聯盟和國際熱帶農業中心(CIAT)聯盟實施,展示了人工智能、物聯網、機器人、衛星、雲端運算和機器等尖端技術的潛力。學習農業轉型並幫助農民。