Autonomni roboti

nauka sorta vinarstvo vino vinograd vinogradarstvo

Autonomni roboti. Sledećeg proljeća (2023), mala vojska PhytoPatholoBots (PPB) razvijenih od Cornell-a bit će raspoređena u četiri programa. Programa uzgoja grožđa širom SAD-a sa misijom da usmjere globalnu industriju grožđa i vina u 21. vijek.

Autonomni roboti

Foto: Allison Usavage /Provided: Yu Jiang, lijevo, docent, Odsjek za hortikulturu u Školi za integrativne nauke o biljkama. Katie Gold, desno, glavni istraživač i docent za patologiju na Cornell AgriTech, PhytoPatholobot .

Ovi autonomni (nezavisni, samohodi) roboti će se valjati kroz vinograde, koristeći kompjuterski vid za prikupljanje podataka o fiziološkom stanju svake loze. Kombinujući ove podatke sa decenijom otkrića u oplemenjivanju vinove loze. Istraživači iz Cornella usavršavaju PPB kako bi omogućili oplemenjivačima i vinogradarima da procjene svoje vinograde – list po list, u realnom vremenu, sve do hemijskog nivoa.

Uvođenje PPB-a događa se u prvoj godini novog četverogodišnjeg projekta u Cornell-u. Projekta koji se finansira kroz državnu bespovratnu pomoć od 10 miliona dolara od National Institute of Food and Agriculture, Specialty Crops Research Initiative (NIFA-SCRI), pomoć koju vodi Univerzitet u Minnesota. Grant proširuje NIFA-SCRIprethodno finansirani projekti VitisGen1 i 2.

VitisGen inovacije

Decenijska saradnja čiji je nacionalni tim naučnika predvođenih Cornell-om otkrio mnoge gene koji kontrolišu važne osobine vinove loze. Osobine kao što su otpornost na bolesti, otpornost na insekte i kvalitet grožđa i vina. Naoružani ovim vrijednim novim genetskim resursima, opleminjivači grožđa širom zemlje uspjeli su u rekordnom roku popuniti svoje zalihe novim sortama koje kombinuju visok kvalitet i visoku otpornost na bolesti.

Novi Cornell projekat se fokusira na unošenje genetskih i tehnoloških inovacija VitisGen- a u vinograd kombinovanjem biljne patologije, kompjuterskog vida, veštačke inteligencije i robotike. Ovaj rad je ključan za podsticanje vinogradara da započnu široku sadnju novih sorti grožđa otpornih na bolesti koje je omogućio VitisGen. Gotovo sve sorte grožđa koje se danas uzgajaju vrlo su osjetljive na pepelnicu i plamenjaču. Vinogradari širom svijeta u posljednjih 140 godina uspjeli su koristiti višestruke primjene hemijskih fungicida.

“Samo prihvatanje ovih novih sorti ima potencijal da smanji upotrebu pesticida za 90%,” rekao je Lance Cadle-Davidson. Direktor ko-projekta i istraživač na polju biljne patologije u Jedinici za istraživanje u primjeni gentike u vinogradarstvu USDA-ARS u Cornell AgriTech. “Sada kada su opleminjivači uveli prirodnu otpornost na bolesti u sorte koje će uskoro biti komercijalizovane, vinogradari trebaju ažurirane smjernice.”

Da bi holistički razvio ovo uputstvo, Cadle -Davidson je pozvao Katie Gold, i Yu Jiang-a. Tim takođe uključuje dugogodišnjeg rukovodioca VitisGen Brucea Reish-a, profesora za oblast oplemenjivanje biljaka i biljnu genetiku. Gold, je specijalizovana za korištenje slikovne spektroskopije za otkrivanje bolesti. Tako će sprovesti terenska ispitivanja kako bi stvorila programe upravljanja bolestima sa malim unosom za nove sorte u VitisGen-ovom procesu.

Autonomni roboti i Spektroskopija

Spektroskopija mjeri kako materija stupa u interakciju sa svjetlom i drugim elektromagnetnim zračenjem, pri čemu različite materije proizvode različite spektralne potpise. Tradicionalne kamere mjere spektralne potpise unutar spektra vidljive (RGB) svjetlosti. Ali slikovna spektroskopija – koju je prvobitno započela NASA za proučavanje Sunčevog sistema – proizvodi podatke koji pokrivaju raspon elektromagnetnog zračenja sedam puta veći od onoga što ljudsko oko može vidjeti.

PPB je dobio oblik tokom VitisGen2, nakon što je Jiang pomogao Cadle -Davidson-u da ubrza proces procjene hiljada sadnica u laboratoriji. Razvijajući tako modele zasnovane na veštačkoj inteligenciji za otkrivanje i kvantifikovanje pepelnice i plamenjače na grožđu pomoću digitalnog snimanja. Jiang je koristio te modele da upravlja Cadle -Davidson-ovim robotom. Robotom za RGB mikroskopiju za automatizovanu fenotipizaciju, nazvanom BlackBird. Sa BlackBird -om, Cadle -Davidson-ova laboratorija ima 60-struko povećanje broja sadnica koje su mogli procijeniti i otkrila da AI (vještačka inteligencija) takođe preciznije kvantifikuje bolest od ljudi.

Za ovaj projekat, Jiang proširuje opseg PPB-a spektrometrima za snimanje (takođe poznatim kao hiperspektralni senzori). Sve kako bi se VitisGen laboratorijska istraživanja proširila na vinograd i omogućila vinogradarima da fenotipiziraju vinovu lozu u njihovom prirodnom okruženju. Gold će takođe koristiti novoopremljen hiperspektralni PPB, ili HyperPPB, da ‘vidi’ biljke na hemijskom nivou. Ona će primijeniti ove podatke na terenu kako bi otkrila bolest prije nego što se pojave vidljivi simptomi. A u laboratoriji kako bi počela uočavati mehanizme koji stoje iza otpornosti na bolesti. To je u završnici određeno složenom interakcijom između genetske strukture biljke i njenog okruženja.

“Veliki dio stvarnih varijacija u lišću je uhvaćen u talasnim dužinama koje ne možemo vidjeti da prvenstveno odgovaraju hemiji i fiziologiji,” rekla je Gold. “Hyperspectral je zaista pokazao svoju sposobnost u otkrivanju i razlikovanju višestrukih, manje trajnih aspekata otpornosti na bolesti i dinamike infekcije.”

PPB Autonomni roboti

Jiang se nada da će komercijalizovati porodicu robota PPB kako bi vinogradari mogli pratiti bolesti. Te mnoge druge aspekte razvoja vinove loze u svojim vinogradima u većem obimu nego ikada. Saradnja je odličan primjer kako transdisciplinarno istraživanje može ubrzati proces odluka za sledeću generaciju poljoprivredno-prehrambenih sistema.

„Pomažemo opleminjivačima da ciljaju na temeljna poboljšanja, istovremeno im omogućavajući da brže reaguju na promjene, bile one predvidive ili ne,“ rekao je Jiang. Mnoge od tih nepredvidivih promjena bit će uzrokovane klimatskim promjenama. Promjene će samo povećati pritisak na bolesti i štetočine. Da bi državna industrija vrijedna 15 milijardi dolara nastavila da napreduje, vinogradari će morati da prihvate nove sorte otporne na bolesti i precizne metode upravljanja.

“Tokom VitisGen-a , više od 65 koistraživača radilo je zajedno na vrhunskoj tehnologiji,” rekao je CadleDavidson. „Ali ono što sam nekada mislio da je vrhunsko nije ništa u poređenju sa onim što Katie i Yu donose na sto. Ono što sada možemo da postignemo biće tako uzbudljivo, snažno i vjerovatno revolucionarno.”

Izvor: https://news.cornell.edu/. Naslov orginala: Autonomous robots help modernize grape wine industry (Nezavisni roboti pomažu u modernizaciji industrije grožđa i vina). Objavljeno.16.11.2022. by Sarah Thompson. Prevod: Dragutin Mijatović

POGLEDATI I

Dobro je znati-ako niste znali? 23. Od koje vrste drveta (jela, hrast ili toplola) se proizvodi bure koje služi za odležavanje vina? Hrastovo bure je jedini tip bureta koji daje aromatske materije koje vinu daju karakter kompleksnosti. To produžava vrijeme čuvanja vina.