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

  • 27/10/2017

    Ректор ТУСУРа принимает участие в форуме Russian Blockchain Week – 2017

    Ректор ТУСУРа Александр Шелупанов принимает участие в форуме Russian Blockchain Week – 2017, который проходит 26 – 28 октября в Российском экономическом университете им. Г. В. Плеханова (РЭУ).
    1510
  • 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.
    790
  • 25/06/2019

    О разработках алтайских учёных в сельхозсекторе

    ​Информационная безопасность и независимость – то, к чему стремится наш регион, а вместе с ним и вся Россия. Алтайские разработчики уже показывают результаты. Учёные из классического университета создали «Новый интернет».
    282
  • 25/06/2019

    Комбайны на нейросетях и умные теплицы: как в Томске цифровизуют сельское хозяйство

    ​Мы вошли в эпоху, когда что угодно можно купить, заказать, запустить в один клик, рутина заменяется автоматизацией, а инструменты работы с большими данными делают решения на перспективу более эффективными.
    371
  • 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.
    614
  • 14/12/2016

    Сверхпрочные ноутбуки создадут для Сибири московские разработчики

    ​Ударопрочные, водостойкие ноутбуки для работы в ±50 °С разрабатывают в "Т-Платформе" для геологов и нефтяников - компания получила субсидию Минпромторга в 150 млн рублей. Российская компания "Т-Платформа" получила 150 млн рублей субсидии Министерства промышленности и торговли РФ на создание отечественного ноутбука для работы в экстремальных условиях.
    1313
  • 26/11/2018

    Зачем в России создали центр квантовых технологий?

    ​Первые квантовые компьютеры могут появиться на Земле в ближайшие годы, но какую роль в их "рождении" сыграет Россия? Сергей Кулик, научный руководитель Центра квантовых технологий МГУ, рассказал, как российские физики будут развивать подобные технологии, и создавать квантовые вычислители в ближайшие годы.
    1770
  • 25/08/2017

    Московский международный форум «Открытые инновации»

    ​С 16 по 18 октября на площадке Технопарка «Сколково» пройдет Московский международный форум инновационного развития «Открытые инновации». Узнать подробнее о форуме и зарегистрироваться можно на его сайте.
    1547
  • 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.
    1800
  • 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.
    272