کشاورزی با اسکن لیزری و چاپ سه‌بعدی

به گزارش بولتن نیوز به نقل از ایسنا، ماموریت جدید فناوری‌های‌ اسکن لیزری و چاپ سه‌بعدی در پرورش محصولات کشاورزی منعکس می‌شود و آنها را برای ایجاد یک مدل سه‌بعدی دقیق از گیاه چغندرقند ترکیب می‌کند.

 

به نقل از فیز، مدل‌های سه‌بعدی گیاهان در این پژوهش با برداشتن گام بعدی فراتر از داشتن اطلاعات ژنتیکی برای هدایت اصلاح نژاد هوشمند، ویژگی‌های اساسی زمین‌های چغندرقند را نشان می‌دهند و می‌توانند برای بهبود محصول به کمک هوش مصنوعی مورد استفاده قرار بگیرند. مدل‌های گیاه چغندرقند یک نمونه قابل تکرار و مناسب برای استفاده در مزرعه هستند.

 

همه اطلاعات این پژوهش به صورت رایگان در دسترس هستند، مدیریت محصول در حال به دست آوردن سیستم‌های مورد نیاز است و همه اکنون می‌توانند گیاه چغندر قند سه‌بعدی خود را چاپ کنند که بهحداقل نگهداری نیاز دارد.

 

اصلاح مدرن گیاهان شامل الگوریتم‌های یادگیری ماشینی و فناوری تصویربرداری پیچیده برای انتخاب ویژگی‌های مطلوب است. «فنوتیپ گیاهی» به علم جمع‌آوری اطلاعات و بررسی دقیق گیاهان گفته می‌شود که در چند سال گذشته شاهد پیشرفت‌های گسترده‌ای بوده است.

 

حسگرهای رایانه‌ای مورد استفاده در این روش، علاوه بر بهبود بررسی خودکار می‌توانند اطلاعات پیچیده‌ای را درباره گیاهانی ثبت کنند که جمع‌آوری آنها برای انسان در مقیاس بزرگ بسیار دشوار است.

 

مدل جدید چاپ سه‌بعدی گیاه چغندرقند با در نظر گرفتن این ویژگی‌ها تولید شده است و این مزیت را نیز دارد که فایل‌هایی را برای دانلود رایگان و استفاده مجدد در دسترس قرار دهد. این مزایا به دانشمندان و هر شخص دیگر علاقه‌مند به چغندرقند امکان می‌دهد تا یک نسخه دقیق را از چغندرقند مرجع بازسازی کنند و به مقایسه پژوهش‌های انجام‌شده در آزمایشگاه‌های گوناگون بپردازند. مقرون‌به‌صرفه بودن چاپ سه‌بعدی به این معناست که این روش می‌تواند با محیط‌های فاقد منابع مانند کشورهای در حال توسعه سازگار شود.

 

«جوناس بومر»(Jonas Bömer) و همکارانش در «موسسه تحقیقات چغندر قند»(IIRB) و «دانشگاه بن»(University of Bonn) آلمان برای جمع‌آوری داده‌های دقیق برای مدل خود، از فناوری «لیدار»(LIDAR) برای تشخیص نور و محدوده استفاده کردند. یک گیاه واقعی چغندرقند با لیزر اسکن شد تا داده‌های سه‌بعدی را از ۱۲ زاویه دید متفاوت ایجاد کند.

 

پس از مراحل پردازش، داده‌ها به یک چاپ‌گر سه‌بعدی تجاری وارد شدند تا مدل چغندرقند را در اندازه واقعی ایجاد کنند. سپس پژوهشگران، مدل را برای استفاده به عنوان مرجع در آزمایشگاه مورد بررسی قرار دادند.

 

بومر توضیح داد: در زمینه فنوتیپ سه‌بعدی گیاهان، ارجاع حسگرهای مورد استفاده، الگوریتم‌های رایانه‌ای و پارامترهای مورفولوژیکی می‌تواند یک کار چالش‌برانگیز و در عین حال بسیار مهم باشد. استفاده از فناوری‌های بیشتر برای تولید مدل‌های مرجع تکرارپذیر، فرصت جدیدی را برای توسعه روش‌های استاندارد ارائه می‌دهد. در نتیجه، هم از پژوهش‌های علمی و هم از اصلاح گیاهی عملی سود می‌برد.

 

این روش فقط به چغندر قند محدود نمی‌شود. پژوهش جدید نشان می‌دهد که چگونه ترکیبی از هوش مصنوعی، چاپ سه‌بعدی و حسگر می‌تواند به پرورش گیاهان در آینده کمک کند و در تغذیه مردم جهان با غذاهای سالم و خوشمزه زراعی موثر باشد.

 

این پژوهش در مجله «GigaScience» به چاپ رسید.