يمكن لمنظمة العفو الدولية تتبع النحل على الكاميرا. إليك كيف سيساعد ذلك المزارعين

يقدم الذكاء الاصطناعي (AI) طريقة جديدة لتتبع ملقحات الحشرات الضرورية للزراعة.

في دراسة جديدة ، قمنا بتركيب كاميرات رقمية مصغرة وأجهزة كمبيوتر داخل دفيئة في مزرعة فراولة في فيكتوريا ، أستراليا ، لتتبع النحل والحشرات الأخرى أثناء انتقالها من نبات إلى آخر لتلقيح الزهور.

باستخدام برنامج الذكاء الاصطناعي المخصص ، قمنا بتحليل لقطات فيديو مدتها عدة أيام من نظامنا لبناء صورة لسلوك التلقيح على مساحة واسعة.

بنفس الطريقة التي يمكن أن تساعد بها مراقبة الطرق على سير حركة المرور بسلاسة ، يعد نظامنا بجعل التلقيح أكثر كفاءة. وهذا سيمكن من استخدام أفضل للموارد وزيادة إنتاج الغذاء.

مجموعة جديدة من العيون

مع تزايد عدد السكان والموارد الطبيعية المحدودة ، يجب أن يصبح إنتاج الغذاء أكثر كفاءة واستدامة. يمكن للزراعة الدقيقة المدعومة بتقنيات جديدة ، مثل الذكاء الاصطناعي ، أن تساعد في تأمين إنتاج الغذاء في المستقبل.

يعتبر التلقيح الفعال أمرًا بالغ الأهمية لإنتاج فواكه وخضروات وبقوليات ومكسرات صحية.

يتطلب التلقيح الأمثل العدد الصحيح من زيارات الملقحات للزهور. يمكن لعدد قليل جدًا أو كثير جدًا من الزيارات ، أو الزيارات التي تقوم بها الملقحات غير الفعالة للحشرات ، أن تقلل من جودة الطعام الذي تنتجه النباتات المزهرة.

تستخدم التقنيات النموذجية لمراقبة التلقيح بالحشرات المراقبة البصرية المباشرة أو المصيدة الشاملة ، والتي تتطلب عمالة كثيفة وتستغرق عدة أيام.

بالإضافة إلى ذلك ، بدون وجود عدد كبير جدًا من المراقبين المدربين ، من المستحيل جمع البيانات المتزامنة عبر المزارع الكبيرة. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مثل هذه البيانات لتقديم أدلة زمنية حرجة على مدى تلقيح المحاصيل ، قبل إغلاق نافذة التلقيح في الموسم.

ومع ذلك ، باستخدام نظامنا الرقمي ، يمكن لمدير المزرعة الحصول على بيانات في نفس اليوم عن مستويات تلقيح المحاصيل.

كيف يساعد التحليل الدقيق لحركة الملقحات على إنتاج غذاء أفضل

تم إنشاء نظام مراقبة التلقيح الخاص بنا في مزرعة صني ريدج في دفيئة فراولة مفتوحة للحشرات. قامت مجموعة الكاميرات بمراقبة نشاط الحشرات بين الفراولة ، وتسجيل نحل العسل ، والذباب ، والعث ، والفراشات ، وبعض الدبابير.

إدارة البيانات الكبيرة (الحشرات) باستخدام البرامج المتقدمة

يتطلب حجم البيانات التي يجمعها نظامنا برنامجًا مخصصًا لتتبع الحشرات الفردية التي تطير بين أوراق الشجر المعقدة بشكل موثوق.

تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية التي يتغلب عليها برنامجنا في تحديد حركات الحشرات داخل تسلسل فيديو ، لذلك لا يتم احتساب حشرة فردية على مسار واحد عدة مرات عن طريق الخطأ. يتيح ذلك تقييمًا دقيقًا لعدد الحشرات في منطقة ما خلال اليوم ، وتحليل نوعها (مثل الأنواع) ، ومراقبة زياراتها للزهور.

يستخدم برنامجنا المخصص نموذج اكتشاف هجين لاكتشاف وتتبع الحشرات والزهور في مقاطع الفيديو. يجمع هذا النموذج بين إمكانات اكتشاف الكائنات القائمة على الذكاء الاصطناعي للتعلم العميق باستخدام شبكة عصبية تلافيفية ، جنبًا إلى جنب مع خوارزميات منفصلة للكشف عن المقدمة لتحديد المواضع الدقيقة للحشرات والزهور التي يزورونها في مقاطع الفيديو المسجلة.

اقرأ المزيد: تساعدنا “كاميرا عين النحل” في دعم النحل وزراعة الغذاء وحماية البيئة

يشتمل البرنامج على ميزات لجعل معالجة البيانات أكثر كفاءة وتوفير طاقة الكمبيوتر.

يتم حساب مسارات الحشرات التي ينتجها برنامجنا باستخدام طريقة تسمى الخوارزمية المجرية. يفحص هذا مواضع الحشرات في كل إطار فيديو بالتسلسل ، ويسمح بتحديد التطابق بين مواقع الحشرات عبر سلسلة من إطارات الفيديو.

من خلال تسجيل وتصور هذه المسارات ، نكتسب فهمًا لسلوك الحشرات وكفاءة التلقيح في الدفيئة.

تنتج الفراولة ثمارًا عالية الجودة بعد ما لا يقل عن أربع زيارات حشرية إلى زهرة فردية. يمكن أن تؤدي الزيارات الكثيرة جدًا إلى إتلاف الأزهار وتقليل جودة الفاكهة.

ما الحشرات التي تدفع التلقيح؟

تم تسجيل زيارات زهرة نحل العسل في منطقة المراقبة بشكل متكرر أكثر من زيارات الحشرات الأخرى. أظهر تحليلنا أن 68٪ من الأزهار المسجلة تلقت الحد الأدنى من زيارات الحشرات الأربع المطلوبة للتخصيب الكامل خلال فترة المراقبة.

في حين أن نحل العسل هو الأكثر مساهمة في التلقيح ، فإن الزيارات التي تقوم بها الحشرات الأخرى غالبًا ما تؤدي إلى تحقيق أزهار فردية العتبة المرغوبة وهي أربع زيارات ، مما قد يؤدي إلى تحسين إنتاجية المحصول.

من خلال اكتشاف أعداد وأنواع وتوقيت الحشرات اللازمة للتلقيح الأمثل ، يوفر نظام المراقبة الخاص بنا للمزارعين الأدلة التي يحتاجونها لإبلاغ عملية صنع القرار.

على سبيل المثال ، معرفة مدى تلقيح محصول ما يسمح للمزارعين بتغيير مواقع وأرقام خلايا النحل لزيادة نقص التلقيح.

قد يقوم المزارعون أيضًا بفتح أو إغلاق جدران الدفيئة لتشجيع أو تثبيط زيارات الحشرات من اتجاهات معينة. قد يقررون إضافة زهور جذابة لإغراء الحشرات لاستكشاف مناطق المحاصيل التي لم تتم زيارتها بشكل كافٍ.

يمكن أن تضمن هذه التدخلات البسيطة معدل نجاح أعلى في التلقيح ، وإنتاجية أعلى للفاكهة ذات الجودة السوقية. إن الإدارة الذكية للحشرات مثل هذه تعد بالمساعدة في تلبية الحاجة إلى إطعام عدد متزايد من السكان بمنتجات صحية.