Biến đổi khí hậu đặt ra những thách thức nghiêm trọng cho các nhà chăn nuôi. Một robot hiện trường thông minh và công nghệ tia X giúp họ lựa chọn các mẫu cây trồng chịu nhiệt để lựa chọn. Các cảm biến trong cỗ máy công nghệ cao được phát triển bởi Trung tâm Fraunhofer về Phát triển Công nghệ Tia X, một bộ phận của Viện IIS Fraunhofer về Mạch tích hợp. Cổng thông tin Phys.org.
Mùa hè ngày càng nóng. Riêng mùa hè năm nay, nước Đức đã trải qua thời tiết nắng nóng khắc nghiệt, với nhiệt độ lên tới 40 ° C. Hạn hán cũng ảnh hưởng đến thực vật.
Với nguồn cung cấp đủ nước, cây có thể được làm mát bằng bay hơi nước. Tuy nhiên, họ không thể làm điều này khi họ bị căng thẳng bởi hạn hán. Đó là lý do tại sao các nhà lai tạo hy vọng sẽ phát triển các loại cây chịu nhiệt, chịu hạn, có thể tồn tại với ít nước hơn và vẫn tạo ra các vụ mùa tốt trong khi yêu cầu lượng phân bón và thuốc trừ sâu ít nhất có thể.
Các nhà lai tạo nhận được sự hỗ trợ từ các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer EZRT, nơi nghiên cứu đã được thực hiện trong nhiều năm về các công nghệ xác định kiểu hình thực vật. Điều này đề cập đến sự xuất hiện của chúng, bao gồm nhiều yếu tố như kích thước lá, vị trí của lá, độ dày của rễ và năng suất. Tiến sĩ Stefan Gert, trưởng phòng AMS tại Trung tâm phát triển công nghệ tia X Fraunhofer giải thích: “Mọi người đã lựa chọn cây trồng dựa trên các đặc điểm bên ngoài trong hàng nghìn năm. “Chúng tôi đang phát triển các công nghệ để đo lường một cách khách quan các đặc điểm kiểu hình này và tối ưu hóa việc lai tạo dựa trên những dữ liệu này”.
Một nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Gert đứng đầu đã phát triển DeBiFix, một rô bốt nông nghiệp phục vụ nông nghiệp. Nó có thể liên tục chụp X-quang thực vật. Đồng thời, nó tạo ra hình ảnh 3D bằng cách sử dụng một hệ thống quang học. Đây là thông tin quan trọng đối với nhà lai tạo - trên thực tế, nó cho phép anh ta nhìn vào bên trong tai lúa mì hoặc dưới bụi khoai tây và xác định xem giống cây họ đang trồng có đang tạo ra một vụ mùa tốt hay không.
Mục tiêu quan trọng nhất của dự án canh tác thông minh Fraunhofer liên vùng là hỗ trợ các nhà chăn nuôi. Trong khuôn khổ của nó, Trung tâm Công nghệ Kiểu hình Thực vật Fraunhofer mở tại Triesdorf, Bavaria. Tại thời điểm này, Tiến sĩ Gert và các đồng nghiệp của ông có ý định phát triển kinh nghiệm và áp dụng nó vào thực tế cuộc sống.
Trong phòng thí nghiệm để tạo kiểu hình thực vật trong điều kiện khí hậu được kiểm soát tại Fraunhofer EZRT ở Fürth, Tiến sĩ Gert trình bày cách các nhà lai tạo sẽ làm việc như thế nào trong tương lai. Trên một băng chuyền hẹp phía trước thiết bị chụp X-quang, các chậu trồng cây khác nhau được xếp thành hàng ngay ngắn. Cửa của máy chụp X-quang mở ra và một cái nồi trượt vào. Ngay sau khi cánh cửa đóng lại, chiếc nồi sẽ được chụp CT.
Tiến sĩ Gert báo cáo: “Hơn một thập kỷ trước, chúng tôi đã bắt đầu nghiên cứu các cây khoai tây X-raying để lấy thông tin về sự phát triển của củ. “Dựa trên phim chụp x-quang 3D, chúng tôi có thể xác định trọng lượng của củ mà không cần đào lên.” Quá trình này được sử dụng cho các nhiệm vụ như chọn các giống chịu nhiệt đặc biệt. Vì mục đích này, các cây được đặt trong phòng thí nghiệm trong điều kiện chịu nhiệt. Sau đó, quá trình quét cho thấy những cây nào chống chọi với căng thẳng hiệu quả nhất, tạo ra những củ khỏe mạnh bất chấp nắng nóng.
Trong khi các ảnh chụp CT đầu tiên chỉ có thể cho thấy các rễ và củ dày, các hệ thống mới hơn cũng có thể chụp được cấu trúc tốt dưới lòng đất của rễ lúa mì. Tiến sĩ Gert cho biết: “Máy X-quang mới của chúng tôi là hệ thống tiên tiến và mạnh mẽ nhất để quét các bộ phận của cây trồng dưới lòng đất.
Các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer EZRT cũng đang thực hiện hình ảnh kỹ thuật số 3D về các bộ phận của thực vật ở trên mặt đất, chẳng hạn như lá và tai của lúa mì. Dữ liệu này có thể được sử dụng không chỉ để xác định diện tích lá - hình ảnh 3D còn cung cấp thông tin về khả năng chịu nhiệt của cây. Cây có vươn lá để che nắng không? Lá có bị cong do căng thẳng không?
Hiệu suất của hệ thống nhận dạng thực vật quang học Fraunhofer EZRT đã được chứng minh rõ ràng trong lĩnh vực thử nghiệm của công ty hạt giống Strube D&S GmbH. Trong trường hợp này, nguyên mẫu BlueBob thứ hai đã được sử dụng, một rô bốt hiện trường di chuyển độc lập và tự động loại bỏ cỏ dại trong các cánh đồng củ cải đường. Di chuyển giữa các hàng, anh ấy ghi lại hình ảnh của tất cả các loài thực vật sống bằng máy ảnh đa kính.
"Xuyên qua trí tuệ nhân tạo Christian Hügel, người đứng đầu Trung tâm Kỹ thuật Nghiên cứu Hạt giống ở Strub, giải thích kiểu hình của từng cây riêng lẻ và được phân loại là cỏ dại hoặc cây củ cải.
Một trong những lĩnh vực công việc chính của trung tâm mới ở Triesdorf sẽ là xử lý dữ liệu thu được trong quá trình định hình kiểu hình. “Mục tiêu chính của chúng tôi là sử dụng công nghệ của mình để hỗ trợ doanh nghiệp vừa và nhỏ nhà nhân giống cây trồng“, Tiến sĩ Gert nhấn mạnh.