Растения под контролем машины: как нейросети помогают им расти быстрее

Что если компьютер сможет не только распознавать, но и предсказывать, как именно будет расти каждое растение? Звучит как фантастика, но это уже реальность. Учёные из Сколтеха научили нейросети понимать, как развиваются растения в искусственных условиях, и даже советовать, какие питательные вещества нужны им для оптимального роста.

Сила в повторении: рекуррентные сети

Особое место в этом исследовании заняли рекуррентные нейронные сети (RNN). Их архитектура построена таким образом, чтобы анализировать данные, представленные как временные ряды. А именно так и выглядит рост растения: от момента посадки до формирования листвы — всё это последовательность данных во времени.

Искусственный интеллект на службе ботаники

Сколтех использовал комбинацию нейросетей и компьютерного зрения для решения задачи: как предсказать динамику роста на основе текущего состояния растения и внешних условий? Для этого использовали данные из совместного эксперимента с Германским аэрокосмическим центром (DLR).

Немецкие коллеги исследовали, как стимулировать рост растений в условиях, приближенных к тем, что используются на МКС. Итогом стало создание набора параметров и рекомендаций для точной настройки среды.

Как это работает: от камеры к прогнозу

Алгоритмы компьютерного зрения помогали выделять и измерять площадь листьев, а дальше — в дело вступали нейросети. Они на основе собранной информации предсказывали будущий рост. Все вычисления выполнялись на компактной и энергоэффективной системе, что делает эту технологию максимально практичной.

Мини-компьютер с потенциалом суперкомпьютера

Сердце системы — Raspberry Pi с графическим ускорителем Intel Movidius. Его чип Myriad 2 при потреблении всего 1 Вт обеспечивает производительность до 150 гигафлопс — сравнимо с суперкомпьютерами 90-х. Эти чипы уже становятся основой встраиваемого ИИ.

Что это даст в будущем

"Наше решение поможет создавать портативные системы для непрерывного мониторинга и прогнозирования состояния растений в искусственных условиях", — подчёркивают авторы исследования, Дмитрий Шадрин и Александр Меньщиков.

Такое сочетание технологий способно в корне изменить подход к сельскому хозяйству в закрытых экосистемах — от теплиц до космических миссий.

Уточнения

Иску́сственный интелле́кт (англ. artificial intelligence; AI) в самом широком смысле — это интеллект, демонстрируемый машинами, в частности компьютерными системами.