Sind die Leute, die auf den Feldern Insekten erschlagen, tatsächlich „Programmierer“? Erforschung der mysteriösen „Insektengesichtserkennung“

In unserem vorherigen Artikel „Schädlinge: Wie kann Essen Ihre ID-Nummer preisgeben?“ haben wir das Prinzip der „Insektengesichtserkennung“ vorgestellt. In diesem Artikel werden wir das Geheimnis der „Gesichtserkennung durch Insekten“ weiter erforschen, die interessanten Geschichten von Wissenschaftlern erfahren und weitere interessante „schwarze Technologie“ für Sie interpretieren.

Sind die Leute, die auf den Feldern Insekten erschlagen, tatsächlich „Programmierer“?

Es gibt eine Gruppe von „Programmierern“, die keinen Code vor dem Computer tippen, sondern täglich Insekten auf den Feldern schießen und deren Morphologie studieren. Warum sind sie so? Sie haben es wahrscheinlich erraten: Es handelt sich um Wissenschaftler, die die „Gesichtserkennung von Insekten“ erforschen.

Fast alle dieser Personen sind Experten in der Forschung zur künstlichen Intelligenz. Als sie mit der Untersuchung dieser Technologie begannen, gingen sie, da es nur sehr wenige experimentelle Daten gab, mit Strohhüten, langärmliger Kleidung, langen Hosen und Gummistiefeln auf die Reisfelder und konzentrierten sich auf das Fotografieren. Diese Dreharbeiten dauerten ganze drei Jahre. Sie stürzten sich in die Felder. Egal wie eiskalt der Winter oder wie sengend heiß der Sommer war, sie alle arbeiteten ausnahmslos auf den Feldern.

Wissenschaftler sammeln Daten im Feld (Bildquelle: Autor)

Erst im letzten Jahr, als die Datenmenge ausreichend war, begannen die Wissenschaftler mit der groß angelegten Datenanalyse, -organisation und der Entwicklung von Algorithmen und Modellen. In nur einem Jahr haben sie zahlreiche hochwertige akademische Ergebnisse hervorgebracht. Nach so vielen Jahren haben sich ihre Bemühungen endlich gelohnt.

Ich bin Mitglied dieses Teams. Von der Gesichtserkennung bis zur „Insektengesichtserkennung“: Meine Wahl rührt von meinem Interesse im Bereich der intelligenten Identifizierung von Schädlingen und Krankheiten her und, was noch wichtiger ist, von meiner Mission, mithilfe der Technologie einen Beitrag zur Landwirtschaft und sogar zur Gesellschaft zu leisten. Die Intelligenz der Sekundär- und Tertiärindustrie meines Landes hat ein sehr hohes Niveau erreicht. Da es sich jedoch um ein großes Agrarland handelt, befindet sich der Grad der Intelligenz und Informatisierung in der Primärindustrie noch in einem sehr frühen Stadium. Es liegt in der Verantwortung wissenschaftlicher Forscher, Technologien wie die „Gesichtserkennung von Insekten“ zu entwickeln, um den intelligenten Aufbau der Primärindustrie zu unterstützen.

Hören Sie mir zu und sagen Sie Danke, denn durch Sie sind alle Schädlinge entlarvt

Die Technologie zur „Bug-Gesichtserkennung“ kann einem breiten Personenkreis von Nutzen sein.

Die ersten sind Landwirte und große Getreideanbauer. Da sie seit vielen Jahren in der Landwirtschaft tätig sind, können sie auch einige Schädlinge identifizieren, allerdings ist die Art, die sie identifizieren können, sehr begrenzt. Mithilfe der Technologie zur „Insektengesichtserkennung“ können sie unbekannte Schädlinge identifizieren, erfahren, wann Schädlinge auftreten können und unter welchen Umständen Prävention und Bekämpfung erforderlich sind. Auf diese Weise können sie Pestizide rechtzeitig und präzise ausbringen und so Verzögerungen beim optimalen Einsatzzeitpunkt oder einen blinden Einsatz der Pestizide vermeiden. Dies ist für die Gewährleistung der Ernährungssicherheit und den Schutz des Bodens von großem Nutzen.

Der Zweite ist der Pflanzenschutzexperte. Pflanzenschutzexperten sind ein Team von Fachleuten, die die Felder in ihrem Zuständigkeitsbereich regelmäßig untersuchen und melden, ob die Nutzpflanzen im jeweiligen Gebiet von schweren Krankheiten und Schädlingen befallen sind oder ob wandernde Schädlinge eine Infektion verursachen können. Sie beurteilen umgehend die Situation der Nutzpflanzen im jeweiligen Zuständigkeitsbereich und geben frühzeitig Warnungen an die umliegenden Gebiete heraus.

Die aktuelle Feldüberwachungs- und Berichtsarbeit wird hauptsächlich dadurch erledigt, dass sie persönlich auf die Felder gehen. Da die Zahl der Fachkräfte im Außendienst in unserem Land im Verhältnis zur riesigen Anbaufläche äußerst gering ist , handelt es sich hierbei um eine Arbeit mit besonders hohen Arbeitskosten und äußerst geringer Effizienz. Die Technologie zur „Insektengesichtserkennung“ kann die Effizienz des Pflanzenschutzpersonals bei der Untersuchung von Schädlingen und Krankheiten vor Ort verbessern, indem sie es ihnen ermöglicht, schnell Informationen über Schädlinge und Krankheiten im Feld zu erhalten, wodurch sie rasch auf das Ausmaß und den Grad der Schädlinge schließen und vernünftige und umfassende Urteile fällen können.

Fachleute sammeln Informationen über Schädlinge (Bildquelle: Autor)

Das Auftreten von Krankheiten und Schädlingen hängt mit den Sonnenbedingungen und dem Klima zusammen. Jeder Schädling tritt zu unterschiedlichen Zeiten auf . Beispielsweise können einige Schädlinge im Weizen nur im Mai und Juni auftreten, während andere Schädlinge nur im Juli und August auftreten. Daher sollte die Untersuchung auf Feldkrankheiten und Schädlinge während des gesamten Pflanzenwachstumsprozesses durchgeführt werden. Die Felduntersuchungsarbeiten sollten ab dem Zeitpunkt der Aussaat der Feldfrüchte beginnen und erst mit der Ernte abgeschlossen sein.

Das Wetter ist ein wichtiger Faktor, der Insektenbefall verursacht. Häufiger Regen kann zu Insektenschädlingen führen, während Dürreperioden zu relativ weniger Insektenschädlingen führen. An Taifuntagen können wandernde Schädlinge auftauchen. Was im Hinblick auf Krankheiten mehr Aufmerksamkeit erfordert, ist der Wachstumszyklus der Nutzpflanzen, da Krankheiten im Allgemeinen in bestimmten Schlüsselzyklen auftreten. Während dieser Zeitspanne ist es notwendig, das Ausmaß der Krankheit zu verstehen, um festzustellen, ob Prävention und Kontrolle notwendig sind. Pflanzenschutzexperten müssen die Technologie der „Insektengesichtserkennung“ nutzen, um konkrete Vorschläge machen zu können.

Die Technologie zur Gesichtserkennung von Insekten wird derzeit vor allem in der Provinz Anhui eingesetzt. Seit 2016 fördern und wenden das National Agricultural Extension Center und die Pflanzenschutzstation der Provinz Anhui diese Technologie in vier Provinzen und Städten im ganzen Land an. Im Jahr 2018 wurde es auf sechs Provinzen und Städte (Provinz Anhui, Provinz Jiangxi, Provinz Henan, Provinz Hunan, Provinz Hubei und Provinz Shandong) ausgeweitet. Es handelt sich also um eine Technologie der künstlichen Intelligenz, die dem gesamten Land zugute kommt.

Der Wahrsagerei der Unsterblichen kann man nicht trauen, und der „Maschinenberechnungswurm“ kommt bald

Wir arbeiten weiterhin an der Vorhersage von Schädlingen und werden in Zukunft darin noch besser werden.

Das Institut für intelligente Maschinen des Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat mit anderen Institutionen zusammengearbeitet, um Überwachungs- und Warngeräte zu entwickeln. Der derzeit erfolgreichste Fall ist die fest installierte Schädlingsüberwachungsleuchte im Feld. Dies entspricht der Platzierung von Lichtlockstoffen auf den Feldern. Nachdem die Schädlinge mit Licht angelockt wurden, macht das System in regelmäßigen Abständen automatisch Bilder der gefangenen Schädlinge, verwendet künstliche Intelligenz zur Identifizierung der Bilder und bestätigt aus der Ferne die Art und Anzahl der Schädlinge. Die Erkennungsrate der Erkennungs- und Warnleuchten für wichtige Schädlinge kann 75–80 % erreichen, bei sehr wichtigen Schädlingen sogar bis zu 90 %.

Schädlinge unter der Detektionslampe (Fotoquelle: Autor)

Zusätzlich zu diesen unmittelbaren Vorhersagen arbeiten Wissenschaftler an längerfristigen Prognosen. Vielleicht werden die Arbeiten, die heute noch das manuelle Sammeln von Proben im Feld, die Verwendung mathematischer Regressionsalgorithmen zur Erstellung von Modellberechnungen sowie die manuelle Ergänzung und Wartung von Modellen erfordern, in Zukunft durch unbemannte Geräte oder intelligentere Zusatzgeräte erledigt. Durch den Einsatz fortschrittlicher künstlicher Intelligenz können wir dann eine automatisierte und schnelle Iteration von Vorhersagemodellen für das Auftreten von Schädlingen realisieren und Wissenschaftlern so dabei helfen, Schädlinge und Krankheiten schneller und genauer vorherzusagen.

Ich bin überzeugt, dass künstliche Intelligenz in naher Zukunft auf Grundlage der ermittelten Daten echte mittel- und kurzfristige Vorhersagen zum Auftreten von Schädlingen oder Krankheiten auf Feldern treffen und im Voraus Katastrophenwarnungen für Schädlinge herausgeben kann, die morgen, übermorgen oder nächste Woche auftreten könnten. So können sich Landwirte besser vorbereiten, ihre landwirtschaftlichen Nutzpflanzen besser vor Schädlingen und Krankheiten schützen und die Lebensmittelsicherheit landwirtschaftlicher Produkte verbessern.

Die „Schwarze Technologie“ ist da, kein „Schwitzen unter der Erde“ mehr!

Das Institut für intelligente Maschinen des Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat eine umfassende Abdeckung der „schwarzen Technologie“ zum Thema intelligente Landwirtschaft erreicht.

Im Hinblick auf die Informationserfassung werden durch die Koordination von Luft, Weltraum und Boden umfassende landwirtschaftliche Informationen gesammelt. Technologien wie die „Gesichtserkennung von Insekten“ werden eher am Boden eingesetzt, in der „Luft“ kann die aktuelle Technologie jedoch bereits mithilfe räumlicher Multispektraltechnik den Zustand von Setzlingen auf dem Feld überwachen und das Wachstum der aktuellen Pflanzen, die Wachstumsperiode und das Wachstum des umliegenden Unkrauts bestimmen. In Bezug auf den „Himmel“ geht es hauptsächlich um die Fernerkundung der Meteorologie und die großflächige Beurteilung des gesamten Pflanzenwachstums.

Bei früheren Bodenuntersuchungen war manuelles Graben und der Versand des Bodens an ein Testzentrum erforderlich. Es würde eine Woche dauern, den Gehalt an organischen Stoffen und schädlichen Schwermetallen im Boden zu testen und den Landwirten auf Grundlage der Testergebnisse Anweisungen für die Düngung zu geben.

Es gibt bereits einige relativ ausgereifte Geräte, wie etwa schnelle Bodentestroboter mit hohem Durchsatz, die menschliche Erkennungsbewegungen vollständig simulieren, die gleichzeitige Erkennung von Dutzenden von Proben ermöglichen und die Erkennungseffizienz verbessern können . Es gibt auch Schnelltestgeräte, mit denen sich der Gehalt wichtiger Bestandteile im Boden durch einfaches Sammeln von etwas Erde auf dem Feld rasch überprüfen lässt. Beide Technologien kommen einer großen Zahl von Landwirten zugute und können die Kosten für Bodenuntersuchungen erheblich senken. Sie bieten eine wichtige Referenz für eine präzise Düngung.

Bodentestroboter (Bildquelle: Offizielle Website des Institute of Intelligent Machinery, Hefei Institutes of Physical Science, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

In der späteren Arbeitsphase führen einige Forschungsgruppen auch Untersuchungen zur Erkennung von Pestizidrückständen durch. Mithilfe eines Testpapiers können Sie in nur wenigen Minuten feststellen, ob in dieser Obst- und Gemüsecharge übermäßige Pestizidrückstände vorhanden sind, was am Produktionsende einen sichereren Lebensmittelschutz für den gesamten Markt gewährleisten kann.

Abschluss

Von der „Gesichtserkennung bei Insekten“ bis hin zur intelligenten Landwirtschaft in allen Bereichen haben Wissenschaftler hart auf den Feldern gearbeitet, mit unbezwingbarem Forschergeist Schwierigkeiten überwunden und Landwirten, der Landwirtschaft und sogar der Gesellschaft wissenschaftliche und technologische Erkenntnisse gebracht. Ich glaube, dass Wissenschaftler uns in naher Zukunft „schwarze Technologie“ mit mehr Funktionen vorstellen werden, warten wir es ab!

Autor: Du Jianming

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