Ученые из Сколтеха обучили нейронные сети оценивать и предсказывать динамику роста растений с учетом основных действующих на растение факторов и предлагать оптимальное соотношение требующихся питательных веществ и других параметров, определяющих рост растения. Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Transactions on Instrumentations and Measurements.

Искусственный интеллект за последние несколько лет попробовали применить практически во всех сферах нашей жизни, и часто он оказывается полезным, помогая человеку принимать правильные решения для реализации поставленных задач. Применение интеллектуальных систем в области выращивания растений в искусственных условиях не является исключением. Среди множества различных типов архитектур нейросетей особое место занимают так называемые рекуррентные нейронные сети. Такая архитектура позволяет эффективно обрабатывать данные, представляющие собой направленную последовательность, например, текст, речь и временны́е ряды. Именно временны́ми рядами хорошо описывается динамика роста растения во времени.

В своей исследовательской работе ученые из Сколтеха показали, как рекуррентные нейронные сети совместно с алгоритмами компьютерного зрения могут полностью взять на себя задачу предсказания динамики роста растений в зависимости от текущего состояния системы выращивания и параметров, характеризующих ее. Задача была решена с использованием данных, полученных в совместном с Германским аэрокосмическим центром (DLR) исследовании. Ученые из Германии работали над задачей дополнительной стимуляции роста растений в искусственных системах, схожих с теми, что применяются на Международной космической станции. В совместном эксперименте были получены ценные данные, позволяющие найти оптимальное соотношение питательных веществ, необходимых растению для наилучшего роста при имеющихся ограничениях.

В работе были использованы алгоритмы компьютерного зрения для сегментации и определения площади поверхности листвы, а для предсказания роста растений – различные архитектуры рекуррентных нейронных сетей, показавшие свою эффективность при решении данной задачи. Для демонстрации и апробации разработанной программы в реальных условиях была предложена встраиваемая энергоэффективная система, позволяющая производить вычисления и предсказание динамики роста. Система была разработана на базе популярного одноплатного компьютера для прототипирования Raspberry Pi с внешней графической платой Intel Movidius. В основе устройства – компактный и мощный графический процессор Myriad 2, который при мощности всего лишь в 1 Вт способен выдавать вычислительную производительность в 150 Гигафлопс, что сравнимо с производительностью суперкомпьютеров середины 1990-х годов. Графические чипы такого рода отлично подходят для запуска нейронных сетей, и в будущем они станут основой встраиваемых систем с искусственным интеллектом.

“Данное исследование позволит создавать портативные системы для постоянного мониторинга, анализа состояния растений в искусственных системах выращивания и предсказания динамики их роста, что в конечном счете окажет неоценимую помощь человеку», ‒ рассказывают одни из авторов исследования Дмитрий Шадрин и Александр Меньщиков.

Похожие новости

  • 24/06/2020

    «100 лучших изобретений»: российская вакцина против оспы, гибридная мультироторная летающая платформа, технологии распознавания текста с использованием искусственного интеллекта

    ​По итогам анализа патентного массива 2019 года и 1 полугодия 2020 года Роспатент по традиции выделил «100 лучших изобретений». Список опубликован на сайте ведомства с указанием авторов, патентообладателей, номеров патентов и патентных заявок, а также контактов патентообладателей или их представителей.
    279
  • 23/03/2017

    25 апреля пройдет финал стартап-акселератора GenerationS

    Финал крупнейшего в России и Восточной Европе стартап-акселератора GenerationS пройдет в Москве в концертном зале Stadium Live. Общая стоимость призов превысит 100 млн руб. Тогда же из восьми финалистов отберут трех победителей.
    2234
  • 09/07/2020

    Всероссийский конкурс «УМНИК - Электроника - II» (2020 год)

    Фонд содействия инновациям открывает новый цикл всероссийского конкурса «УМНИК - Электроника», реализуемого в рамках национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации». Это отличная возможность молодым инноваторам проявить себя и получить дополнительную поддержку на реализацию своей идеи.
    1115
  • 08/08/2020

    «Академгородок 2.0» будут копировать и масштабировать

    ​​​Новосибирскую программу перезапуска развития территории с повышенной концентрацией науки и инноваций берут в другие регионы. Пожалуй, наиболее востребованная новость из недавней рабочей поездки в Новосибирск министра науки и высшего образования Валерия Фалькова была про увеличение бюджетных мест в вузах региона.
    669
  • 23/04/2019

    Две сибирские команды борются за победу в российском конкурсе стартапов

    ​В Москве прошел полуфинал конкурса технологических стартапов «Криптонит Startup Challenge». В нем приняло участие две сибирские команды, сообщает корреспондент Sibnovosti.ru. В этом году «Криптонит Startup Challenge» проходит впервые.
    1145
  • 25/02/2020

    Ученые — о ближайшем будущем технологий

    ​Ученые из российских вузов Проекта 5–100 рассказали о том, каких прорывов и открытий в сфере своих научных интересов они ждут в ближайшее десятилетие. Мы отобрали прогнозы о развитии технологий, к которым стоит присмотреться бизнесу.
    687
  • 20/07/2020

    Министр обещает ответить на все вопросы ученых - о «Прямом разговоре» Минобрнауки и РАН

    Проведенную на днях в формате видеоконференции встречу министра науки и высшего образования РФ Валерия Фалькова с членами и профессорами РАН назвали оригинально – «Прямой разговор». Что-то среднее между «прямой линией» и задушевной беседой.
    725
  • 01/03/2018

    Российские математики построили модель сотрудничества «заключенных»

    ​Международной группе исследователей из МФТИ, Сколтеха, Томского государственного университета и Орегонского университета удалось теоретически описать сильные отклонения участников от рационального поведения в «Дилемме Заключенного» — известной стратегической игре из теории игр.
    1114
  • 11/02/2020

    Российская цифровая экономика или цифровизация вместо экономики?

    В начале февраля 2020 экономический факультет МГУ стал площадкой для проведения Международной технической конференции PGConf.Russia по открытой системе управления базами данных (СУБД) PostgreSQL (некоммерческой СУБД Postgres, разработан общедоступный проект в Калифорнийском университете в Беркли).
    492
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    856