Perubahan iklim menimbulkan cabaran serius kepada penternak. Robot medan pintar dan teknologi sinar-X membantu mereka memilih sampel tumbuhan tahan haba untuk dipilih. Penderia dalam mesin berteknologi tinggi telah dibangunkan oleh Pusat Fraunhofer untuk Pembangunan Teknologi X-ray, sebuah bahagian Institut Fraunhofer IIS untuk Litar Bersepadu. Portal Phys.org.
Musim panas semakin panas. Musim panas ini sahaja, Jerman telah mengalami haba melampau, dengan suhu mencecah sehingga 40°C. Kemarau juga menjejaskan tumbuhan.
Dengan bekalan air yang mencukupi, tumbuhan boleh disejukkan dengan penyejatan. Walau bagaimanapun, mereka tidak boleh melakukan ini apabila mereka tertekan oleh kemarau. Itulah sebabnya penternak berharap untuk membangunkan tumbuhan tahan panas, tahan kemarau yang boleh hidup dengan kurang air dan masih menghasilkan tanaman yang baik sambil memerlukan jumlah baja dan racun perosak yang paling sedikit.
Penternak menerima sokongan daripada penyelidik di Fraunhofer EZRT, di mana penyelidikan telah dijalankan selama bertahun-tahun ke atas teknologi untuk menentukan fenotip tumbuhan. Ini merujuk kepada penampilan mereka, yang merangkumi banyak faktor seperti saiz daun, kedudukan daun, ketebalan akar, dan hasil. "Orang ramai telah memilih tanaman berdasarkan ciri luaran selama beribu-ribu tahun," jelas Dr. Stefan Gert, ketua jabatan AMS di Pusat Fraunhofer untuk Pembangunan Teknologi X-ray. "Kami sedang membangunkan teknologi untuk mengukur secara objektif ciri-ciri fenotip ini dan mengoptimumkan pembiakan berdasarkan data ini."
Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Dr. Gert telah membangunkan DeBiFix, robot lapangan untuk pertanian. Ia mampu mengambil x-ray tumbuhan secara berterusan. Pada masa yang sama, ia menghasilkan imej 3D menggunakan sistem optik. Ini adalah maklumat penting untuk penternak - ia membolehkan dia, sebenarnya, melihat ke dalam telinga gandum atau di bawah belukar kentang dan menentukan sama ada varieti yang mereka tanam menghasilkan tanaman yang baik.
Matlamat paling penting projek pertanian pintar Fraunhofer antara wilayah adalah untuk menyokong penternak. Dalam rangka kerjanya, Pusat Teknologi Fenotaip Tumbuhan Fraunhofer dibuka di Triesdorf, Bavaria. Pada ketika ini, Dr. Gert dan rakan-rakannya berhasrat untuk mengembangkan pengalaman dan menerapkannya dalam kehidupan sebenar.
Di dalam bilik makmal untuk fenotaip tumbuhan di bawah keadaan terkawal iklim di Fraunhofer EZRT di Fürth, Dr. Gert menunjukkan cara penternak akan bekerja pada masa hadapan. Pada tali pinggang penghantar sempit di hadapan unit sinar-X, pasu dengan pelbagai tumbuhan yang ditanam disusun dalam barisan yang kemas. Pintu mesin X-ray terbuka dan periuk meluncur masuk. Sebaik sahaja pintu ditutup, periuk itu menjalani imbasan CT.
"Lebih sedekad yang lalu, kami memulakan tumbuhan kentang sinar-X untuk mendapatkan maklumat tentang pertumbuhan ubi," lapor Dr. Gert. "Berdasarkan x-ray 3D, kita boleh menentukan berat ubi tanpa menggalinya." Proses ini digunakan untuk tugas-tugas seperti memilih jenis tahan haba terutamanya. Untuk tujuan ini, tumbuhan diletakkan di dalam makmal di bawah keadaan tekanan haba. Imbasan kemudian mendedahkan tumbuhan yang paling berkesan untuk mengatasi tekanan, menghasilkan ubi yang kuat walaupun panas.
Walaupun imbasan CT pertama hanya boleh ditunjukkan melalui akar dan ubi yang tebal, sistem yang lebih baru juga boleh menangkap struktur bawah tanah halus akar gandum. "Mesin X-ray baharu kami ialah sistem yang paling canggih dan berkuasa untuk mengimbas bahagian tumbuhan di bawah tanah," kata Dr. Gert.
Penyelidik di Fraunhofer EZRT juga sedang melakukan pengimejan digital 3D bagi bahagian tumbuhan yang berada di atas tanah, seperti daun dan telinga gandum. Data ini boleh digunakan bukan sahaja untuk menentukan luas daun - imej 3D juga memberikan maklumat tentang toleransi haba tumbuhan. Adakah tumbuhan itu menaikkan daunnya untuk melindungi dirinya daripada matahari? Adakah daun menggulung kerana tekanan?
Prestasi sistem pengecaman tumbuhan optik Fraunhofer EZRT telah ditunjukkan dengan jelas dalam bidang ujian syarikat benih Strube D&S GmbH. Dalam kes ini, prototaip BlueBob kedua telah digunakan, robot medan yang bergerak secara bebas dan secara automatik membuang rumpai dalam ladang bit gula. Bergerak di antara baris, dia merakam imej semua tumbuhan hidup menggunakan kamera berbilang spektrum.
"Melalui kecerdasan buatan fenotip setiap tumbuhan individu dianalisis dan diklasifikasikan sebagai sama ada rumpai atau tumbuhan bit,” jelas Christian Hügel, ketua Pusat Teknikal untuk Penyelidikan Benih di Strub.
Salah satu bidang kerja utama di pusat baharu di Triesdorf ialah pemprosesan data yang diperoleh semasa fenotaip. “Matlamat utama kami ialah menggunakan teknologi kami untuk menyokong golongan kecil dan sederhana penternak tumbuhan“, tegas Dr Gert.