Більшість кави у світі вирощується в тропічних регіонах. Однак зміна клімату може дозволити каві рости далі на північ — наприклад, у Флориді.
Щоб зрозуміти, як це може спрацювати, вчені з Університету Флориди вже вирощують кавові рослини в відділі досліджень та освіти UF/IFAS, приблизно за 30 хвилин на південь від головного кампусу UF в Гейнсвіллі.
Це дослідження могло б одного дня створити ранкову чашу радості, яка виникла в Сонячному штаті.
Цей проект, створений у співпраці між Інженерним коледжем Герберта Вертхайма та UF/IFAS, фінансується за рахунок гранту Національного інституту харчування та сільського господарства USDA.
клімат
«Кава — це культура, що цікавить світовий масштаб, яка вже стикається з серйозними проблемами через зміну клімату. Наразі світ знає дуже мало про коріння кавових рослин, їх архітектуру та функцію в умовах зміни клімату. Коріння є ключовими моментами в цьому процесі», – сказав Роуленд.
Однак вивчити коріння непросто — і не тільки тому, що вони знаходяться під землею.
«Більшість методів вивчення живих коренів в кінцевому підсумку передбачають знищення коренів або вирощування рослин у дуже штучному лабораторному середовищі», — сказав Кріс Вілсон, доцент агроекології на кафедрі агрономії та член дослідницької групи кави. До цієї команди також входить Стефан Гербер, доцент кафедри ґрунтознавства та водних наук.
Щоб зрозуміти, як росте кава в полі, дослідники використовують мініризотрони, прозорі пластикові трубки з крихітними камерами всередині. Пристрої розміщують під землею поряд з рослинами для запису зображень їх коренів.
Мінігірізотрони збирають так багато інформації, що комусь знадобиться дуже багато часу, щоб її просіяти, сказав Роуленд.
Гіперспектральна система візуалізації
Ось чому вчені UF/IFAS співпрацюють з Аліною Заре та Санджівом Коппалом у Інженерному коледжі, щоб застосувати штучний інтелект та технологію машинного навчання для покращення та прискорення цього процесу.
Zare розробить підходи зі штучним інтелектом для автоматичної обробки та розуміння зображень мініризотронів. Koppal розробить нові системи гіперспектральної візуалізації на основі комп’ютерного зору, щоб отримати більше інформації про коріння та ґрунт, що їх оточує, ніж можна отримати від сучасних мініризотронних систем.
Цей проект є лише одним із прикладів того, як дослідники UF використовують штучний інтелект для розвитку сільськогосподарського сектору Флориди. У рамках дослідження Заре сказав, що дослідники використовуватимуть суперкомп’ютер HiPerGator 3.0 для перевірки розроблених ними алгоритмів для аналізу даних з мініризотронів. HiPerGator 3.0 є частиною партнерства між Nvidia і UF вартістю 70 мільйонів доларів і призведе до нових дослідницьких проектів, керованих штучним інтелектом, в університеті.
«Набори даних Minirhizotron надзвичайно великі, вимагають багато обробки зображень і загрожують величезною мінливістю вимірювань з огляду на малі апертури. Усі ці проблеми піддаються підходам машинного навчання», – сказав Роуленд. «Ми віримо, що поточні алгоритми, які розробляються в рамках нашої співпраці, зможуть автоматизувати та прискорити значну частину збору даних з даних мініризотронів».
Захищений цитрусовими
Мінігірізотрони збиратимуть дані про рослини кави, які ростуть у відділі досліджень та освіти UF/IFAS, де дослідники висадили каву поруч із існуючими цитрусовими деревами.
«Кава дуже чутлива до холоду, тому ми думали спробувати виростити її за допомогою іншого дерева, яке могло б його захистити. Крім того, у цитрусовому гаю встановлені системи захисту від замерзання, що також може захистити каву», – сказав Роуленд.
У той час як дослідники зараз вирощують каву разом з цитрусовими з практичних міркувань, одного дня ця комбінація може стати економічно вигідною, зазначають вони.
«Якщо ми більше думали про це, ми могли б також дослідити поєднання цитрусових і кави як можливу систему вирощування у Флориді — можливо, майбутній варіант, який виробники цитрусових могли б розглянути. Це далекі шляхи — треба було б розібратися з різними питаннями та логістикою — але, безперечно, варто вивчити», — сказав Вілсон.
На додаток до дослідження, як коріння їх кавових рослин, дослідники також цікавляться тим, який смак кави, вирощеної у Флориді. Вони планують обсмажити та заварити пробну партію.
«Наша дослідницька група придбала прецизійну обжарку кави в мікросеріях. Ми раді спробувати різні методи обсмажування кавових зерен, які ми виробляємо», – сказав Роуленд.
Для отримання додаткової інформації:
УФ/МФАС
www.ifas.ufl.edu