Dwie polskie firmy pracują nad technologią opartą na wykorzystaniu sztucznej inteligencji do zdalnego szacowania parametrów gleby za pomocą zdjęć satelitarnych. Kosmiczne technologie pozwolą sprawniej wybierać najlepsze miejsca pod uprawy. To pozwoli na przykład zmniejszyć ilość stosowanych nawozów. Twórcy technologii przewidują, że jej zastosowanie skróci czas oczekiwania na wyniki kluczowych dla rolników badań z 3 tygodni do 4 dni.
Eksperci Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Żywności i Rolnictwa (Food and Agriculture Organization – FAO) uważają, że do 2050 roku produkcja rolna będzie musiała wzrosnąć aż o 70 procent. W innym przypadku nie będziemy wstanie wyżywić rosnącej populacji ludzi na Ziemi. Nowe technologie często są wymieniane jako szansa na poprawę sytuacji w tej kwestii. Pisaliśmy o tym na naszym blogu m.in. w artykule „Inteligentne rolnictwo – jak 5G zmieni oblicze hodowli i upraw”.
Kosmiczne technologie odpowiedzią na narastający problem głodu na świecie
Jedną z odpowiedzi na to wyzwanie jest rolnictwo precyzyjne, w którym wykorzystuje się najnowsze technologie i szczegółową wiedzę, m.in. na temat gleby. Stosowana w nim automatyzacja planowania i podejmowania decyzji pozwoli zwiększyć plony i wydajność gospodarstwa. Dlatego polskie firmy KP Labs oraz QZ Solutions pracują nad systemem do satelitarnej analizy gleb.
Zbigniew Kawalec, dyrektor generalny QZ Solutions, powiedział, że „dla podkreślenia znaczenia, jakie odkrycie naszych firm może wnieść w dalsze dzieje rolnictwa, postanowiliśmy nazwać nasz projekt Genesis – czyli początek. Ma on stanowić punkt zwrotny w tradycyjnym podejściu do planowania upraw i stać się narzędziem, które w przyszłości zrewolucjonizuje tę gałąź gospodarki”.
Projekt został zlecony przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) i polega na przeprowadzeniu programu pilotażowego. Dotyczyć on będzie analizy gleby z wykorzystaniem danych hiperspektralnych.
Rozdzielczość, jaką uzyskuje się z próbek w przypadku danych z satelity i lotniczych, pozwala na pozyskanie szczegółowych informacji, które są niezbędne do dalszej interpretacji. Tradycyjne podejście do monitorowania parametrów gleby jest całkowicie zależne od człowieka. W takim modelu próbki gleby muszą być zbierane, mieszane i wysyłane do analizy, co zajmuje wiele czasu i jest bardzo pracochłonne.
Polscy naukowcy mówią, że „pomysł wykorzystania obrazowania hiperspektralnego wspartego sztucznymi sieciami neuronowymi pozwoli na porównanie zebranego na miejscu materiału – metodą tradycyjną – z tym pozyskanym i przetworzonym zdalnie”.
Jeśli się okaże się, że za sprawą wykorzystanej technologii możliwe jest mapowanie parametrów takich, jak zawartość potasu, magnezu, fosforu czy poziomu pH w glebie, uruchomiony zostanie kolejny etap projektu. Będzie on odbywał się w przestrzeni kosmicznej, gdzie przetwarzanie danych nastąpi bezpośrednio na orbicie. Cały proces wykrywania parametrów gleby zostanie zautomatyzowany za sprawą algorytmów obecnych na pokładzie satelity Intuition-1.
Kosmiczne technologie sprawią, że ziemska gleba będzie analizowana na orbicie
Obrazowanie hiperspektralne jest kluczem do zdalnej analizy jakości gleby i jej składu. Specjaliści wyjaśniają, że „polega ono na zebraniu i przetworzeniu informacji (w widmie fal elektromagnetycznych), których nasze oko nie jest w stanie zarejestrować. Potrafi to natomiast zrobić kamera hiperspektalna. Dzięki wykorzystaniu kilkuset różnych spektrów, algorytmy sztucznej inteligencji są w stanie oszacować ilość poszczególnych makroelementów w glebie”.
Ogromna ilość zbieranych informacji sprawia, że przesłanie ich na Ziemię byłoby czasochłonne i kosztowne. Dlatego inteligentne algorytmy będą pracowały w komputerze satelity, który będzie przesyłał do bazy gotowe wyniki.
Eksperci z KP Labs planują umieścić satelitę Intuition-1 na orbicie na przełomie 2022 i 2023 roku. Uważają, że zdolność satelity do tak skomplikowanej obróbki danych wyróżnia go na tle innych, podobnych systemów.
Michał Zachara, dyrektor operacyjny firmy, wyjaśnia, że „idea projektu opiera się na wykorzystaniu do tego celu naszego satelity Intuition-1. Plany są bardzo ambitne i w pierwszej kolejności, pilotażowo na Ziemi, chcemy sprawdzić, czy w ogóle możliwe jest zdalne wykrywanie parametrów gleby przy użyciu technik uczenia maszynowego zastosowanych do analizy danych hiperspektralnych”.
Jego zdaniem parametry gleby mogą być wykrywane zdalnie „z kosmosu”. Dyrektor KP Labs uważa, że projekt „Genesis nie tylko przyczyni się do rozwoju rolnictwa, ale również udowodni, że uczenie maszynowe może dostarczyć kluczowych informacji z surowych danych hiperspektralnych w wyspecjalizowanych aplikacjach – stanowiąc wielki krok w przyszłość rolnictwa”.
Zainteresowanych tą tematyką zapraszamy do innych tekstów na naszym blogu. Pisaliśmy na ten temat na przykład w artykule „5G i problemy mieszkańców terenów wiejskich”.
Źródło: Nauka w Polsce