Манди: Ученые из Индийского технологического института (ИИТ) Манди разработали вычислительную модель для автоматического обнаружения болезней в посевах картофеля с использованием фотографий его листьев.
В исследовании, проведенном доктором Срикантом Сринивасаном, доцентом школы вычислительной техники и электротехники, IIT Mandi, в сотрудничестве с Центральным научно-исследовательским институтом картофеля, Шимла, используются методы искусственного интеллекта (ИИ) для выделения пораженных частей листа.
Финансируется Департаментом биотехнологии, Govt. Индии, результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Plant Phenomics в статье, написанной в соавторстве с доктором Срикантом Шринивасаном и доктором Шьямом К. Масакапалли вместе с учеными-исследователями, г-ном Джо Джонсоном и г-жой М. Гитанджали Шарма из ИИТ Манди и д-р Виджай Кумар Дуа, д-р Санджив Шарма и д-р Джагдев Шарма из Центрального научно-исследовательского института картофеля, Шимла.
Картофель в мировой истории был причиной мирового голода середины девятнадцатого века, унесшего жизни более миллиона человек в Ирландии и похоронившего ирландский язык. Причина? Картофельная гниль.
Фитофтороз - распространенное заболевание картофеля, которое начинается с неровных светло-зеленых поражений около кончика и краев листа, а затем распространяется на большие коричневые или пурпурно-черные некротические пятна, которые в конечном итоге приводят к гниению растения. Если оставить его незамеченным и неконтролируемым, фитофтороз может уничтожить весь урожай в течение недели при благоприятных условиях.
«В Индии, как и в большинстве развивающихся стран, обнаружение и идентификация фитофтороза выполняется вручную обученным персоналом, который осматривает поля и визуально проверяет листву картофеля», - пояснил д-р Шринивасан. Этот процесс, как и ожидалось, утомителен и часто непрактичен, особенно для отдаленных районов, поскольку требует опыта специалиста по садоводству, который может быть физически недоступен.
«Автоматическое обнаружение болезней может помочь в этом отношении, и, учитывая широкое распространение мобильных телефонов по всей стране, смартфон может быть полезным инструментом в этом отношении», - сказал г-н Джо Джонсон, научный сотрудник IIT Mandi, подчеркнув практические использование его исследования. Усовершенствованные HD-камеры, улучшенная вычислительная мощность и возможности связи, предлагаемые смартфонами, предлагают многообещающую платформу для автоматического обнаружения болезней сельскохозяйственных культур, которая может сэкономить время и помочь в своевременном лечении болезней в случае вспышек.
Вычислительный инструмент, разработанный учеными IIT Mandi, позволяет обнаруживать гниение на изображениях листьев картофеля. Модель построена с использованием инструмента искусственного интеллекта, называемого архитектурой сверточной нейронной сети на основе области маски, и может точно выделить больные части листа на сложном фоне растений и почвы.
Для разработки надежной модели были собраны данные о здоровых и больных листьях с полей в Пенджабе, США и Химачал-Прадеше. Было важно, чтобы разработанная модель была доступна для использования в масштабах всей страны.
«Анализ эффективности обнаружения показывает, что общая точность изображений листьев в полевых условиях составляет 98%», - сказал д-р Сринивасан.
Несмотря на то, что картофель не является основным продуктом питания в большинстве регионов мира, это товарная культура, и ее неэффективность может иметь катастрофические последствия, особенно для фермеров с маргинальными землевладениями. Таким образом, раннее обнаружение фитофтороза важно для предотвращения финансовой катастрофы для фермера и экономики страны.
После этого успеха команда уменьшила размер модели до нескольких десятков мегабайт, чтобы ее можно было разместить на смартфоне в качестве приложения. При этом, когда фермер сфотографирует лист, который выглядит нездоровым, приложение в режиме реального времени подтвердит, заражен лист или нет. Обладая этим своевременным знанием, фермер будет точно знать, когда опрыскивать поле, экономя свою продукцию и минимизируя расходы, связанные с ненужным использованием фунгицидов.
«Модель уточняется по мере охвата большего числа штатов», - добавил д-р Шринивасан и подчеркнул, что она будет развернута как часть ФермерЗона приложение, которое будет бесплатно доступно фермерам, выращивающим картофель.
