يستخدم محققو ومهندسو النباتات من جامعة فلوريدا الذكاء الاصطناعي لاكتشاف المرض مبكرًا حتى يتمكن المزارعون الذين ينتجون القرع الصيفي من السيطرة عليه. يمنح الاكتشاف المبكر للمزارعين فرصة قتالية في محصول أفضل.
يُزرع القرع الصيفي والشتوي تجاريًا في جميع أنحاء الولاية ، ولا سيما في جنوب شرق وجنوب غرب فلوريدا. في عام 2019 ، حصد مزارعو فلوريدا 7,700 فدان من القرع ، بقيمة إنتاج 35.4 مليون دولار ، وفقًا لخدمة الإحصاءات الزراعية الوطنية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية. لكن مرض البياض الدقيقي الشائع في جميع أنحاء العالم يمكن أن يقلل الغلة.
قال يانيس أمباتزيديس ، الأستاذ المساعد في الهندسة الزراعية والبيولوجية في UF / IFAS والمؤلف المشارك لـ دراسة جديدة حول الكشف المبكر عن البياض الدقيقي ، نُشرت في مجلة Biosystems Engineering.
بالنسبة للدراسة ، استخدم باحثو UF / IFAS نظام استشعار مرتبطًا بطائرات بدون طيار لجمع البيانات الطيفية للعفن الدقيقي على الاسكواش الصيفي في الحقول والمختبرات في UF / IFAS Southwest Florida Research and Education Center.
استخدم باحثو UF / IFAS تقنية لا تعتمد على الأعراض البصرية للكشف عن البياض الدقيقي ، كما قال أمباتزيديس. يمكن للعين البشرية أن ترى فقط الجزء الخفيف من الطيف الكهرومغناطيسي. يمكن لهذه التكنولوجيا "رؤية" المزيد. وبالتالي ، استخدم الباحثون هذه الدراسة لتحديد أفضل الأطوال الموجية للكشف المبكر عن البياض الدقيقي - على الأوراق التي لم تظهر عليها أعراض أو ظهرت عليها أعراض مبكرة.
استخدم الباحثون التعلم الآلي - مجموعة فرعية من الذكاء الاصطناعي - يمكنها "التعلم" من البيانات الطيفية لاكتشاف البياض الدقيقي. جاءت البيانات من الطائرات بدون طيار وأنظمة الاستشعار الأرضية. قال أمباتزيديس إن نموذج التعلم الآلي الذي تم تدريبه حدد البياض الدقيقي في مراحل تطور المرض المختلفة. يبني نظام التعلم الآلي نموذجًا رياضيًا لاكتشاف البياض الدقيقي دون أن تتم برمجته من قبل الإنسان لاتباع خطوات محددة.
من خلال تحليل الصور والانعكاس الطيفي لأوراق القرع ، اكتشف العلماء مسحوقًا حوالي 95 ٪ من الوقت. في الواقع ، حتى بدون ظهور أعراض المرض ، أظهرت التكنولوجيا للباحثين المرض بنسبة 82٪ إلى 89٪ من الوقت.
قال أمباتزيديس ، مستشار هيئة التدريس لجعفر عبد الرضا ، باحث ما بعد الدكتوراه في UF / IFAS الذي قاد الدراسة.
تحتاج باميلا روبرتس ، أستاذة علم أمراض النبات في UF / IFAS ، إلى بيانات من مهندسين مثل Ampatzidis ، لمساعدتها في العثور على الأمراض في المراحل المبكرة. قارنته بالكشف المبكر عن الأمراض التي تصيب الإنسان.
قال روبرتس ، مؤلف مشارك في الدراسة: "الاكتشاف المبكر لأي مشكلة صحية ، سواء في الإنسان أو النبات ، يعطي أفضل فرصة للسيطرة عليها من خلال التدخل المبكر". "وبالمثل ، يمكن السيطرة على أمراض النبات بسهولة أكبر في وقت مبكر عندما يكون عدد مسببات الأمراض منخفضًا ، مقارنةً بالأمراض اللاحقة في الوباء."
وأضافت: "بالإضافة إلى ذلك ، قد تقلل هذه التقنية فعليًا من استخدام البخاخات الكيميائية ، من خلال القضاء على التطبيقات التي يمكن إجراؤها قبل أن يكون هناك في الواقع أي مرض يمكن السيطرة عليه". "نظرًا لأن البياض الدقيقي يمثل مشكلة مزمنة في القرع في جنوب غرب فلوريدا ، فإن الأمر يتعلق فقط بوقت ظهور المرض وليس ما إذا كان سيظهر. يمكن أن يؤدي التوقيت الدقيق لمبيدات الفطريات ، سواء في الزراعة التقليدية أو العضوية ، إلى زيادة فعالية المنتج وتقليل الفاقد ".
تتمثل الأعراض الرئيسية للبياض الدقيقي في ظهور بقع أو بقع بيضاء على الأوراق عادةً. يصعب تشخيص البياض الدقيقي في مراحل العدوى المبكرة بسبب الأعراض الموجودة على الأوراق الأقل نضجًا والتي غالبًا ما تكون مغطاة بأوراق أخرى.
قال أمباتزيديس: "باختصار ، المرض يمكن أن يغير خصائص الأوراق ويؤثر على كمية الضوء المنعكس من الأوراق في مناطق خارج الطيف المرئي ، والتي لا يستطيع الإنسان رؤيتها".
- براد باك ، جامعة فلوريدا