Цифровые двойники повышают производство продуктов питания

Ученые из Университета Квинсленда используют технологии, знакомые компьютерным геймерам, для создания «цифровых двойников» манговых и макадамиевых садов, чтобы повысить производство продуктов питания.

Профессор Нина Миттер, директор Центра садоводческих наук в Квинслендском альянсе сельского хозяйства и пищевых инноваций (QAAFI), заявила, что это пример того, как компьютеры меняют отрасль.

Разработка цифровой модели для сада с медленнорастущими культурами, такими как манго и макадамия, позволяет проводить виртуальные эксперименты в масштабе и со скоростью, ранее невозможными. Цифровые технологии предлагают беспрецедентное ускорение инноваций, что поможет сделать производство продуктов питания более продуктивным, устойчивым и стабильным.

Ведущий исследователь доктор Лици Хан отметил, что эта технология особенно выгодна для медленнорастущих культур, таких как фруктовые деревья.

Цифровое моделирование предоставляет неиспользованные возможности для быстрого тестирования новых идей и получения надежного индикатора того, как лучше всего оптимизировать производственные системы. Эту технологию называют «DigiHort» (сокращение от Digital Horticulture).

Компьютерное моделирование может быть:

• Концептуальным дизайном сада, который еще не существует.
• Цифровым двойником — детальной копией существующего сада.
• Цифровым вариантом, где в цифрового двойника вносятся изменения.

Все три формы могут быть интегрированы с симуляторами окружающей среды и управления, например, для моделирования солнечного света или распыления химикатов, что позволяет оценивать и оптимизировать методы управления садом.

Виртуальные испытания начинаются с дизайна: пользователи программного обеспечения могут решать, где на ландшафте сажать деревья, какова плотность крон и конфигурация рядов. Затем пользователи рассматривают, как деревья обслуживаются, используя виртуальные секаторы и тестируя влияние различных — даже нетрадиционных — систем формирования деревьев.

Эта инновация основана на новых применениях технологии LiDAR-сканирования, реализованных с отраслевым партнером Riegl Australia и государственными исследовательскими станциями в Квинсленде, Западной Австралии и Северной территории.

Технология опирается на высокопроизводительные вычисления (HPC), что позволяет доктору Хану проводить чрезвычайно быстрые виртуальные эксперименты без потери точности.

Мы повышаем точность, рассматривая детали, например, сколько света может захватить каждый лист или плод, или распределение распыленных химикатов по кроне. Мы можем накапливать небольшие преимущества в большие или предотвращать крупные потери. Мы обнаружили, что небольшие различия могут иметь большое влияние.

Платформа DigiHort была разработана как сервис поддержки принятия решений для отрасли и будет доступна через интернет.