iнтелектуальні рішення в агробізнесі

Комп’ютерний зір

23.10.2021
Автор матеріала

Равів Іцакі

Комп’ютерний зір пережив справжній бум. Статистичні дані, отримані за допомогою безпілотників, супутників та літаків, збирають із неба. Датчики, встановлені на обладнанні, здатні вимірювати зміни характеристик рослин або параметрів ґрунту за допомогою оптичного зондування відбиття. Датчики Lidar тепер можуть вимірювати структуру рослин у 3D

Комп’ютерний зір

Комп’ютерний зір пережив справжній бум. Статистичні дані, отримані за допомогою безпілотників, супутників та літаків, збирають із неба. Датчики, встановлені на обладнанні, здатні вимірювати зміни характеристик рослин або параметрів ґрунту за допомогою оптичного зондування відбиття. Датчики LiDAR тепер можуть вимірювати структуру рослин у 3D. Окрім допомоги агрономам із даними комп’ютерне бачення також є основою забезпечення автономних машин на місцях, допомагає машинам реагувати на ситуацію на полі, зокрема виявляти перешкоди. Технологія навіть дає змогу зчитувати надточні дані про місцезнаходження із супутникових зображень, які здатні забезпечити деталізацію на сантиметровому рівні. Якщо в нашому розпорядженні є така технологія, чи потрібні людські очі?

Як тільки камери, датчики та супутники будуть розгорнуті в масштабі поля та теплиць, вони забезпечать 100%‑ве цілодобово їх охоплення та контроль. У такому разі віддалена агрономія та значною мірою відда‑ лене сільське господарство можуть стати реальністю. Оскільки автономні машини та роботи виконують дедалі більше ролей, потреба у великій робочій силі може більше не знадобитися. Хоча сьогодні більшість фруктів та овочів збирають і упаковують вручну. Звіт S&P Global прогнозує, що до 2025 року системи сприйняття та ал‑ горитми збору дозволять автономне збирання в контрольованому серед‑ овищі сільського господарства (CEA). 

 На обприскувачі встановлени камери що відрізняють культурні рослини від бур`янів
На обприскувачі встановлени камери що відрізняють культурні рослини від бур`янів

Цей бум комп’ютерного збирання стосується не лише сільського господарства. Як найбільш зрілий інструмент в елементах сучасного штучного інтелекту воно пронизує всі галузі економіки. Автоматизація візуальних можливостей відкриває нескінченний ринковий простір у кожному секторі. Здатність бачити ми використовуємо для сприйняття навколишнього світу. Професор медичної оптики Девід Вільямс стверджує, що: «понад 50 від‑ сотків кори, поверхні мозку присвячу‑ ється обробці зорової інформації». Не випадково частина людського мозку, яка відповідає за аналіз зорової інформації, є найбільшою з частин інших органів чуття. Штучні нейронні мережі є важливою частиною машинного навчання та основою сучасних візуальних технологій. За словами професора Вільямса, «розуміння того, як працює зір, може бути ключовим для розуміння того, як працює мозок загалом».

 очима камери обприскувача - виявлення цілей - бур’янів на різних фазах вегетації
очима камери обприскувача - виявлення цілей - бур’янів на різних фазах вегетації

Візуальні технології вже забезпечують розвиток харчових продуктів та сільського господарства, які змінять спосіб росту, виробництва, транспортування та споживання їжі у світі. Комп’ютерне бачення — це, мабуть, найдосконаліша щодо технології сфера штучного інтелекту. Це безпрецедентне багатство візуальних даних можна використати та обробити за допомогою машинного навчання, а потім повернути назад виробникам харчових продуктів або автономним машинам, таким як зрошувальні стрижні. Навіть після збирання врожаю комп’ютерний зір забезпечує технологію, яку вже використовують для розв’язання ключових важливих завдань, таких як процес сортування фруктів та овочів, тобто завдань, які виконує людина непослідовно, трудомістко, мінливо і дорого. Вплив цієї технології величезний. Візуальні датчики та комп’ютерний зір будуть мати вирішальне значення, щоб допомогти всій галузі задовольнити потреби у харчуванні зростаючого світового населення. Дані Світового банку свідчать про те, що до 2025 року більшість харчових та сільськогосподарських секторів будуть охоплені впровадженням візуальних технологій, таких як розпізнавання зображень, камери, робототехніка та багато іншого. Не дивно, що комп’ютерний зір та технології штучного інтелекту лежать в основі нової хвилі перспективних технологічних стартапів у багатьох сферах, включно з роздрібною торгівлею, будівництвом, страхуванням, безпекою та сільським господарством.

Удосконалення наявних процесів як початок революції

Є безліч візуальних технологій, доступних для виробників харчових продуктів, зокрема будьякий пристрій чи інструмент, який збирає, аналізує, фільтрує, відображає або розподіляє візуальні дані. Ці системи призначені для використання комп’ютерного зору, машинного навчання або штучного інтелекту для осмислення всіх візуальних даних та надання ефективних знань або автономного впливу на них. Нещодавній звіт LDV Capital про візуальні технології висвітлює деякі ключові тенденції, що спрямовані на майбутнє, які випливатимуть на впровадження візуальних технологій серед виробників харчових продуктів протягом наступних п’яти років.

 Lidar камера ефективно фіксує деталі складних структур і створює високоточні моделі
Lidar камера ефективно фіксує деталі складних структур і створює високоточні моделі

Ці тенденції свідчать про вдосконалення та впровадження наявних технологій. Це буде не революція, а поступова еволюція, оскільки візуальні технології стають основними. Наприклад, у звіті йдеться про алгоритми машинного навчання, які поглинають безпілотні, площинні та супутникові зображення зі збільшеною роздільною здатністю та більшим спектральним діапазоном, що надає можливість віддаленої агрономії. Крім того, зі збільшенням швидкості оброблення сенсорне зондування, встановлене на обладнанні, дасть змогу приймати рішення на рівні рослини, зокрема щодо точного обприскування бур’янів та розміщення насіння.

 монітор відображає данні з камер та аналізує роботу агрегата
монітор відображає данні з камер та аналізує роботу агрегата

Чи можна кожен процес автоматизувати та віддалено керувати ним?

З такою кількістю «очей», які цілодобово здійснюють моніторинг та оцінювання рослин, а також візуальні технології, які широко охоплюють цілі поля чи теплиці, чи можна дистанційно управляти фермерством та агрономією? З досвіду роботи з нашими клієнтами я знаю, що багатьом виробникам харчових продуктів уже потрібно робити набагато менше поїздок на поле завдяки знанням та зображенням, зробленим машинами. Більше того, їхня здатність розв’язувати проблеми зі шкідниками є більш цілеспрямованою та точною. Замість регулярних виїзних перевірок ці пристрої можуть контролювати 100% своїх посівів, 100% часу.

 Камера на агрегаті розпізнає культурні рослини та бур’яни, й останні знищуються за допомогою спеціального ножа з пневматичним приводом
Камера на агрегаті розпізнає культурні рослини та бур’яни, й останні знищуються за допомогою спеціального ножа з пневматичним приводом

Хоча комп’ютерний зір — це великий прорив, який переосмислить спосіб вирощування та перероблення їжі, це ще не все. Інші додаткові технології потрібні, щоб ми могли бачити під листом і під ґрунтом, які так само важливі для отримання повної картини, наприклад моніторинг та аналіз мікробіому за допомогою спеціальних датчиків, які вимірюють чисельність, різноманітність та колонізацію мікроорганізмів у надземних та підземних органах рослин. Збирання, інтеграція та осмислення всіх цих даних буде ключовим викликом для використання потужності зростального стека технологій, на який покладатимуться виробники харчових продуктів. Виробники харчових продуктів завжди у роботі послуговувалися сотнями сигналів із поля, але ці нові інструменти та платформи означають, що їм потрібно буде організувати інформацію з дедалі більшої кількості джерел. Кінцевою метою є створення єдиної системи, яка представляє повну, чітку картину, необхідну для прийняття кращих агрономічних рішень на високому рівні.

 Спеціальний дрон з камерою для інспекції зернових бункерів та елеваторів
Спеціальний дрон з камерою для інспекції зернових бункерів та елеваторів

Стаття з журналу Intelligent Farming №3, липень 2021

У разі передруку посилання на iFarming обов’язкове. 

Ваші відгуки, пропозиції та зауваження приймаємо на пошту редакції: julia.naruzhna@ifarming.com.ua

Матеріали за темой

Теги: камери