Cómo predecir el crecimiento de las plantas de manera inteligente

Científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo (Skoltech), Rusia, han utilizado las tecnologías de visión por computador y aprendizaje automático para predecir e incrementar la biomasa de la planta.

La investigación agrícola generalizada, sugiere Skoltech, se ha vuelto cada vez más relevante a medida que la población humana crece. Mediante la utilización de tecnología avanzada como visión por computador y aprendizaje automático, los científicos pueden predecir el crecimiento de la planta en un entorno artificial, que finalmente ayudará a mejorar la eficiencia de la agricultura de precisión, tanto en la Tierra como en el espacio, según Skoltech.

Un grupo de científicos formado por tres profesores de Skoltech: Rupert Gerzer, Tatiana Podladchikova y Andrey Somov y el estudiante de doctorado de Skoltech, Dmitry Shadrin, desarrollaron este nuevo método. El primer paso consistió en recopilar estadísticas midiendo el crecimiento de las plantas en un sistema artificial sin suelo utilizando una cámara 3D y estableciendo una relación entre el aumento de la biomasa total y la expansión de la superficie total de las hojas. A partir de ahí, el equipo capturó el aumento en el área foliar total utilizando una cámara 2D y construyó un modelo dinámico de crecimiento de plantas basado en estas mediciones.

La característica distintiva clave del nuevo método es que los datos se recopilan utilizando cámaras 2D y 3D, un enfoque que elimina la necesidad de realizar cálculos con múltiples parámetros. El área de la hoja y los datos de biomasa de la planta, junto con un modelo matemático eficiente, produjeron resultados precisos, de acuerdo con el equipo.

El experimento se realizó utilizando un sistema automatizado especialmente diseñado con capacidad de crecimiento artificial, las cámaras 2D y 3D y sensores ambientales. El sistema usa algoritmos de aprendizaje automático para modelar el crecimiento de la planta y predecir su dinámica. Durante el experimento se procesaron más de 10 000 imágenes, lo que sentó las bases para el proyecto de optimización del crecimiento de las plantas que se está llevando a cabo actualmente en una granja experimental experimental de alta tecnología en la Universidad Agraria Estatal de Michurinsk.

“El punto fuerte de nuestro método es que es suficiente para obtener imágenes en 3D de cada especie de planta sólo una vez. A continuación, se puede predecir el crecimiento de la biomasa en invernaderos utilizando las cámaras más simples. Esto ayuda a crear predicción, vigilancia y sistemas de optimización para invernaderos y sistemas artificiales de soporte vital, mucho más simple y más barato“, dice el autor principal del estudio, Dmitry Shadrin.

Tatiana Podladchikova, profesora del Centro Espacial Skoltech, también comentó. “La observación y la experimentación son los pilares de nuestro conocimiento sobre el mundo. Estudiante Skoltech PhD Dmitry Shadrin completó un experimento de cultivo sin suelo únicos con tomate y lechuga. Los nuevos hallazgos realizados en este experimento y los métodos de predicción de análisis de datos eficiente y crecimiento de la biomasa hacen una valiosa contribución al desarrollo de sistemas de soporte de vida autónomos para uso en el espacio y en la Tierra “, explicó.

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