چگونه بینایی کامپیوتری
به سرعت در حال تبدیل شدن به ستون فقرات است
نسل بعدی کشاورزی

یادداشت سردبیر: کنفرانس VISION 2022 شامل اکتشاف گسترده در جاهایی که نوآوری به سرعت باعث تغییر می شود، از جمله روندها در محصولات ویژه با ارزش بالا، برنامه های پایداری و ترسیب کربن، و سیستم های تولید محیط کنترل شده با فناوری بالا. یکی از موضوعات در حال ظهور در دستور کار داده های بصری است. در زیر نگاهی درونی به این است که چگونه حسگرهای بصری و بینایی کامپیوتری برای کمک به کل صنعت برای برآوردن نیازهای غذایی جمعیت رو به رشد جهانی بسیار مهم هستند.

بینایی کامپیوتر یک رونق واقعی را تجربه کرده است. بینش های جمع آوری شده از طریق داده های پهپادها، ماهواره ها و هواپیماها داده ها را از آسمان جمع آوری می کند. سنسورهای نصب شده بر روی تجهیزات قادر به اندازه گیری تغییرات در خصوصیات گیاه یا پارامترهای خاک با سنجش بازتاب نوری هستند. سنسورهای LiDAR اکنون قادرند ساختار گیاهان را به صورت سه بعدی اندازه گیری کنند.

فراتر از کمک به کشاورزان با داده‌ها، بینایی رایانه نیز هسته اصلی فعال کردن ماشین‌های مستقل در مزرعه است و به ماشین‌آلات کمک می‌کند تا به موقعیت‌های مزرعه واکنش نشان دهند یا حتی موانع را شناسایی کنند. فناوری حتی ما را قادر می‌سازد تا به موقعیت مکانی بسیار دقیق واکنش نشان دهیم داده های حاصل از تصاویر ماهواره ای، که قادر به ارائه جزئیات در سطح سانتی متر است. با این همه فناوری در اختیار ما، آیا حتی به کره چشم انسان نیاز است؟

هنگامی که این دوربین‌ها، حسگرها و ماهواره‌ها در مقیاس بزرگ در مزارع و گلخانه‌ها مستقر شدند، پوشش نظارتی 100 درصدی را در تمام طول شبانه روز فراهم می‌کنند. هنگامی که این اتفاق می افتد، کشاورزی از راه دور و تا حد زیادی کشاورزی از راه دور می تواند به واقعیت تبدیل شود. از آنجایی که ماشین‌ها و روبات‌های مستقل نقش‌های فزاینده‌ای را ایفا می‌کنند، نیاز به نیروی کار بزرگ ممکن است دیگر مورد نیاز نباشد. در حالی که امروزه بیشتر میوه‌ها و سبزیجات با دست چیده و بسته‌بندی می‌شوند، گزارشی از S&P Global پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2025، سیستم‌های ادراک و الگوریتم‌های چیدن جنبه‌های برداشت مستقل در کشاورزی با محیط کنترل‌شده (CEA) را امکان‌پذیر می‌سازد.

این رونق در بینایی کامپیوتر فقط مربوط به کشاورزی نیست. در واقع، به عنوان بالغ ترین زمینه در هوش مصنوعی مدرن، در هر بخش از اقتصاد نفوذ می کند. فرصت هایی که خودکارسازی قابلیت های بصری فرصت های بی پایان بازار را در هر بخش به ارمغان می آورد. به عنوان انسان، بینایی توسعه یافته ترین حس ما است - حسی که بیشتر از همه برای درک دنیای اطراف خود استفاده می کنیم. پروفسور اپتیک پزشکی دیوید ویلیامز توضیح می دهد که "بیش از 50 درصد از قشر مغز، سطح مغز، به پردازش اطلاعات بصری اختصاص دارد."

تصادفی نیست که بخشی از مغز انسان که مسئول تجزیه و تحلیل اطلاعات بصری است، بزرگ‌ترین قسمت از حواس دیگر است. شبکه های عصبی مصنوعی بخشی ضروری از یادگیری ماشین و ستون فقرات فناوری های بصری مدرن هستند. به گفته پروفسور ویلیامز، "درک نحوه عملکرد بینایی ممکن است کلیدی برای درک نحوه عملکرد مغز به عنوان یک کل باشد."

فن‌آوری‌های بصری در حال حاضر به پیشرفت‌هایی در مواد غذایی و کشاورزی کمک می‌کنند که نحوه رشد، تولید، حمل و نقل و مصرف غذا در جهان را تغییر خواهد داد. وقتی صحبت از هوش مصنوعی به میان می آید، می توان گفت که بینایی کامپیوتر پیشرفته ترین زمینه از نظر فناوری است. این ثروت بی‌سابقه از داده‌های بصری را می‌توان از طریق یادگیری ماشینی مهار و پردازش کرد و سپس به تولیدکنندگان مواد غذایی یا ماشین‌های مستقل مانند پیوت‌های آبیاری بازخورد داد. حتی پس از برداشت محصول، بینایی کامپیوتری فناوری را ارائه می دهد که در حال حاضر برای کارهای مهم کلیدی مانند فرآیند استفاده می شود. دسته بندی و دسته بندی میوه ها و سبزیجات، کاری که وقتی توسط انسان انجام می شود ناسازگار، زمان بر، متغیر و پرهزینه است.

تاثیر این فناوری بسیار زیاد است. حسگرهای بصری و بینایی کامپیوتری برای کمک به کل صنعت برای برآوردن نیازهای غذایی جمعیت رو به رشد جهانی بسیار مهم خواهند بود. داده های بانک جهانی نشان می دهد که تا سال 2025، اکثر بخش های غذا و کشاورزی به شدت تحت تاثیر پذیرش فناوری های بصری مانند تشخیص تصویر، دوربین ها، روباتیک و بسیاری موارد دیگر قرار خواهند گرفت. جای تعجب نیست که فناوری‌های بینایی رایانه و هوش مصنوعی در قلب یک فناوری جدید قرار دارند موجی از استارت آپ های نویدبخش فناوری در بسیاری از زمینه ها از جمله خرده فروشی، ساخت و ساز، بیمه، امنیت و کشاورزی.

بهبود فرآیندهای موجود به عنوان نقطه شروعی برای شروع یک انقلاب

فناوری های بصری فراوانی در دسترس تولیدکنندگان مواد غذایی است. این شامل هر دستگاه یا ابزاری است که داده های بصری را ضبط، تجزیه و تحلیل، فیلتر، نمایش یا توزیع می کند. این سیستم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از بینایی کامپیوتر، یادگیری ماشین یا هوش مصنوعی استفاده کنند تا همه داده‌های بصری را معنا کنند و بینش‌های عملی را ارائه دهند یا به طور مستقل بر اساس آنها عمل کنند.

اخیر گزارش از LDV Capital در Visual Technologies برخی از روندهای کلیدی آینده را برجسته می کند که از پذیرش فناوری های بصری در بین تولیدکنندگان مواد غذایی طی پنج سال آینده نشات می گیرد. جالب ترین نکته در مورد اینها این است که آنها بیشتر بر بهبود و پذیرش فناوری های موجود تأکید دارند. با تبدیل شدن تکنولوژی های بصری به جریان اصلی، این یک انقلاب نخواهد بود، بلکه یک تکامل پیشرونده خواهد بود. به عنوان مثال، این گزارش به الگوریتم‌های یادگیری ماشینی اشاره می‌کند که تصاویر پهپاد، هواپیما و ماهواره‌ای را با وضوح افزایش یافته و برد طیفی بیشتر دریافت می‌کنند که مزرعه‌داری از راه دور را بیشتر امکان‌پذیر می‌کند. همچنین، با افزایش سرعت پردازش، سنجش نصب شده روی تجهیزات، تصمیم گیری در سطح گیاه مانند سمپاشی دقیق علف های هرز و قرار دادن بذر را امکان پذیر می کند.

آیا می توان هر فرآیند موجود را از راه دور خودکار و مدیریت کرد؟

آیا با نظارت و ارزیابی "چشم" بسیار گیاهان 24 ساعته، و فناوری های بصری که به طور گسترده کل مزارع یا گلخانه ها را پوشش می دهند، آیا می توان کشاورزی و زراعت را از راه دور در آینده نزدیک مدیریت کرد؟ از تجربه با مشتریانمان، می‌دانم که بسیاری از تولیدکنندگان مواد غذایی به لطف بینش یا تصاویری که توسط ماشین‌ها گرفته شده و به آنها تحویل داده می‌شود، نیاز به سفرهای بسیار کمتری به این میدان دارند. علاوه بر این، توانایی آنها برای مقابله با مشکلاتی مانند آفات هدفمندتر و دقیق تر است. این دستگاه‌ها به‌جای انجام بررسی‌های معمولی نقطه‌ای، می‌توانند 7 درصد محصولات خود را در 100 درصد مواقع نظارت کنند.

در حالی که بینایی کامپیوتر یک پیشرفت بزرگ است که روش رشد و فرآوری غذا را دوباره تعریف می کند، اما این پایان همه چیز نیست. فناوری‌های مکمل دیگری نیز مورد نیاز است تا بتوانیم زیر برگ و زیر خاک را ببینیم، که به همان اندازه برای دریافت تصویر کامل ضروری هستند. به عنوان مثال، نظارت و تجزیه و تحلیل میکروبیوم از طریق حسگرهای اختصاصی که فراوانی، تنوع و استعمار میکروارگانیسم‌ها را در اندام‌های گیاهی بالا و زیرزمینی اندازه‌گیری می‌کنند.

جمع آوری، ادغام و معنا بخشیدن به همه این داده ها یک چالش کلیدی برای مهار قدرت پشته فناوری در حال رشدی است که تولیدکنندگان مواد غذایی به آن تکیه خواهند کرد. تولیدکنندگان مواد غذایی همیشه به صدها سیگنال از این میدان متکی بوده‌اند، اما این ابزارها و پلتفرم‌های در حال ظهور به این معنی است که آنها باید بینش‌هایی را از تعداد فزاینده‌ای از منابع سازماندهی کنند. هدف نهایی ایجاد یک سیستم یکپارچه است که تصویر کامل و واضح مورد نیاز را برای تصمیم گیری بهتر در سطح بالا در زمینه زراعی به ارمغان می آورد.

اخبار/آینده