Дроновете и ИИ могат да помогнат на фермерите да контролират вредителите в посевите си

Миризливите буболечки, които излъчват неприятна миризма, когато са застрашени, са един от често срещаните видове селскостопански вредители, които тормозят фермерите в Европа и Северна Америка. Досадните инвазивни видове са причинили огромни щети на стойност около 500 милиона евро на реколтата в Европа само през 2019 г.

Това прави унищожаването на тези насекоми една от приоритетните задачи. Съществуващите към момента методи обаче отнемат време и са относително неефективни в голям мащаб. Сега изследователите вярват, че комбинацията от оборудвани с камера дронове и нови модели с изкуствен интелект най-накрая може да даде на фермерите по-добър начин да отвърнат на удара.

Група италиански изследователи, пишещи в списанието Pest Management Science, наскоро публикуваха резултатите от проучване, в което са използвали стандартен търговски дрон, за да съберат висококачествени изображения на миризливи буболечки, живеещи в крушова овощна градина. Изследователите са разработили „протокол за автоматизиран полет“, който им позволява да управляват дрона и да го задържат над заразените култури с помощта на мобилно приложение. След това дронът е успял да заснеме стотици висококачествени изображения, които са били използвани за обучение на алгоритъм с изкуствен интелект, успешно идентифициращ миризливите буболечки. Този модел, благодарение отчасти на качеството на изображенията, направени от дрона, е идентифицирал правилно бръмбарите в 97% от случаите.

„Като цяло тази нова система за мониторинг демонстрира потенциала за интегриране на дроновете и изкуствения интелект за откриване и количествено определяне на присъствието на насекоми вредители с размера и формата на H. halys“ — казва изследователят и съавтор от Университета в Парма, Даниеле Джанети, в свое изявление.

Дронът накара бръмбарите да замръзнат на място

Преди експеримента с дрон, наблюдението и мониторингът на насекомите обикновено се е състояло от използване на феромонови капани за примамване на насекомите за ръчното им преброяване. Този подход, пишат изследователите, е ограничен в своята ефективност, особено когато се опитвате да измерите броя на буболечките в големи, разпръснати площи. Джанети казва, че тези по-традиционни методи за наблюдение също са ограничени от икономическите разходи, свързани с наемането на работници за извършване на такова наблюдение.

За своето изследване учените са оборудвали дрона DJI Matrice 300 с HD-камера и са го накарали да извърши 16 различни полета над овощна градина. Но щом дронът започнал да кръжи над крушата, се случило нещо интересно. Вместо да отлетят или да паднат от посевите, както правят, когато наблюдателите се приближат, бръмбарите вместо това замръзвали. Около 85% от измерените бръмбари демонстрират това поведение на замръзване, когато дронът кръжи над тях на 4 и 8 метра. Необичайният ефект на замръзване означава, че дронът има достатъчно време, за да направи висококачествена снимка с бръмбара в кадър.

Оттам изследователите са използвали тези изображения, за да обучат AI-модел, способен да открива миризливците. Въпреки че дронът е направил общо 2459 изображения, само 402 от тях са показали правилните грешки. Изследователите ръчно са маркирали тези несъответствия, за да помогнат за обучението на AI-модела, като очертаят насекомите с правоъгълник. След подходящото обучение върху изображенията, изкуственият интелект е бил много добър в откриването на смрадливите буболечки в други изображения.

Въпреки че изследователите тясно ограничават фокуса си върху конкретните грешки, те казват, че същите основни принципи могат да се използват и за наблюдение на различни вредители. Бъдещите изследователи ще трябва да направят свои собствени нови изображения с дрон и след това да ги заредят в AI-модела.