Вредители и болезни уничтожают от 20 до 40% урожая во всем мире, и фермеры в развивающихся странах особенно уязвимы для этого уничтожения, потому что они часто не уверены, что влияет на их урожай. Или им не хватает хороших советов о том, как это контролировать. За этим часто следуют более низкие урожаи и потеря доходов, которые способствуют голоду или недоеданию.
Помощь мелким фермерам в выявлении вредителей и болезней сельскохозяйственных культур и борьбе с ними может улучшить их урожай и доходы, но, учитывая разнообразие и интенсивность угроз вредителей и болезней, это непростая задача. Большинство к югу от Сахары Африканская кухня (SSA) страны имеют часть агентов по распространению знаний, необходимых им для охвата всех своих фермеров, от одного агента на 1,000 фермеров до одного на каждые 5,000-10,000 фермеров, в зависимости от страны.
Чтобы помочь преодолеть эту проблему, ученые используют цифровые технологии для преодоления разрыва в распространении знаний, а недавнее добавление болезней картофеля и сладкого картофеля в диагностическое приложение PlantVillage Nuru является важной вехой в текущей инициативе, направленной на то, чтобы помочь африканским фермерам производить больше продуктов питания с помощью мобильные телефоны.
Nuru (что на языке суахили означает «свет») — это бесплатное приложение для смартфонов, которое позволяет в режиме реального времени диагностировать болезни растений или вредителей в полевых условиях, даже за пределами мобильных сетей. Он был разработан учеными из Университета штата Пенсильвания и нескольких центров CGIAR и является частью PlantVillage — платформы поддержки фермеров, которая сочетает в себе искусственный интеллект и спутниковые технологии с группой специалистов по распространению знаний, занимающихся продвижением использования этих инструментов.
Nuru был запущен в Африке в 2018 году и способен диагностировать две болезни маниоки (CMD и CBSD). Впоследствии в сотрудничестве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) он был расширен, чтобы охватить осеннюю червь и пустынную саранчу. Ученые из Международного центра картофеля (CIP) и Университета штата Пенсильвания сотрудничали в разработке искусственного интеллекта (ИИ) для Nuru для диагностики вирусных инфекций сладкого картофеля, а также ранней и фитофторозной болезни картофеля.
Диагностика вируса сладкого картофеля была добавлена в версию приложения, доступную в Google Play, в марте 2022 года, тогда как диагностика фитофтороза и фитофтороза была добавлена в конце 2021 года. в основном выращиваются мелкими фермерами, которые часто теряют урожай из-за болезней.
Ян Кройзе, руководитель отдела растениеводства и системоведения CIP:
«Предоставляя фермерам доступ к быстрой диагностике наиболее серьезных заболеваний, поражающих некоторые из наиболее важных сельскохозяйственных культур в Африке, это нововведение способствует обеспечению продовольственной безопасности и средств к существованию».
Около 30 типов вирусов могут инфицировать растения сладкого картофеля – они распространяются белокрылками, тлями и посадочным материалом – и, в зависимости от комбинации вирусов, могут привести к уничтожению урожая. Фитофтороз, быстро распространяющееся ветром заболевание, может уничтожить 60% урожая картофеля или более за несколько дождливых недель, если его не лечить, что заставляет фермеров использовать большое количество агрохимикатов для борьбы с ним. Для обоих заболеваний ранняя диагностика жизненно важна для эффективного лечения.
Инструменты для повышения урожайности
Кройце объясняет, что ИИ, обеспечивающий диагностические возможности Nuru, был разработан с использованием десятков тысяч фотографий больных и здоровых растений и улучшен за счет повторных полевых оценок. Он объясняет, что сладкий картофель особенно опасен, потому что вирусные инфекции часто протекают бессимптомно, а видимые симптомы различаются от одного сорта к другому.
Чтобы позволить Nuru диагностировать вирусные инфекции у растений с небольшим количеством симптомов или без них, исследователи использовали диагностические тесты для выявления бессимптомных зараженных растений в надежде научить ИИ Nuru обнаруживать симптомы, которые даже эксперты могут не заметить.
Нуру теперь может диагностировать болезни картофеля и сладкого картофеля. Предоставлено: М. Корир/PlantVillageПитер Макклоски, ведущий инженер PlantVillage, отмечает, что на разработку искусственного интеллекта Нуру для диагностики вирусных заболеваний маниоки ушло пять лет. Исследование 2020 года показало, что точность диагностики болезни маниоки Нуру составляет около 65%, что ниже, чем у специалистов по растениеводству, но выше, чем у специалистов по распространению знаний. Однако Макклоски говорит, что с тех пор его диагностические возможности значительно улучшились.
Он добавляет, что, улучшая диагностику болезней уже в приложении, его команда работает над расширением числа вредителей и болезней, которые оно охватывает.
Когда Nuru диагностирует болезнь, она связывает фермеров с информацией и рекомендациями по борьбе с ней на веб-сайте PlantVillage. Помимо того, что эта информация доступна для фермеров, которые подключаются к PlantVillage через Nuru, эта информация передается в телешоу, текстовых сообщениях для людей с обычными мобильными телефонами и через группы специалистов по распространению информации, известные как «команды мечты».
Мэтью Корир, член команды мечты в Кении, участвовал в разработке функции диагностики фитофтороза Nuru и продолжает поддерживать усилия по улучшению ее алгоритма.
Мэтью Корир:
«Картофельное приложение лучше, чем было раньше, но я думаю, что через год оно станет идеальным».
Корир теперь продвигает использование приложения фермерами, работая с примерно 20 фермерами, которые возглавляют группы от 20 до 100 фермеров, которых они, в свою очередь, обучают. Поскольку смартфонов в сельской местности по-прежнему относительно мало, лидер каждой группы получает по одному для использования приложения. В 240 году CIP распространила 2021 смартфонов среди агентов по распространению знаний, производителей семян и глав фермерских групп в Кении и Танзании.
Мэтью Корир:
«Нуру очень помог фермерам. Они узнают больше о фитофторозе, о том, как его предотвратить и контролировать, и улучшают производство картофеля».
Предоставляя фермерам своевременную диагностику и рекомендации по управлению, Nuru способствует быстрым действиям, которые могут улучшить урожай. В долгосрочной перспективе это также научит специалистов по распространению сельскохозяйственных знаний и фермеров распознавать симптомы и бороться с болезнями и вредителями. По мере того, как все больше людей будут использовать ее, а ее портфель вредителей и болезней будет расширяться, эта технология внесет важный вклад в удовлетворение растущего спроса на продовольствие в Африке и других частях Глобального Юга.