Искусственный интеллект в саду: как растения реагируют на изменения среды

Искусственный интеллект (ИИ) помогает ученым собирать и анализировать беспрецедентные объемы данных о растениях. Исследователи из Университета Цюриха (UZH) использовали большие данные, машинное обучение и наблюдения в экспериментальном саду университета, чтобы показать, как растения реагируют на изменения окружающей среды.

Метод PlantServation: наблюдение без вреда для растений

Традиционные методы измерения накопления пигментов в ответ на факторы среды требовали отбора образцов и повреждения растений. Новый метод PlantServation решает эту проблему. Он сочетает надежное оборудование для съемки изображений и программное обеспечение на основе глубокого обучения для анализа полевых снимков и работает в любую погоду.

Результаты трехлетнего наблюдения

С помощью PlantServation ученые собрали более четырех миллионов изображений растений Arabidopsis на экспериментальных участках кампуса Ирхель в течение трех полевых сезонов (по пять месяцев с осени до весны). Машинное обучение позволило проанализировать накопление растительного пигмента антоциана в ответ на сезонные и годовые колебания температуры, интенсивности света и осадков.

Подтверждение эволюционной гипотезы

Метод также позволил изучить гибридный полиплоидный вид A. kamchatica, который образовался путем удвоения всего генома предков. Оказалось, что содержание антоциана у этого вида сочеталось из реакций двух его предков:

• С осени до зимы оно было похоже на вид из теплого региона.
• С зимы до весны — на вид из холодного региона.

Это подтверждает давнюю гипотезу о том, что полиплоиды объединяют реакции на среду своих предков.

Перспективы метода

Оборудование PlantServation, работающее на солнечной энергии, можно использовать даже в удаленных местах. Благодаря экономичному оборудованию и открытому исходному коду, метод открывает путь для исследований биоразнообразия с помощью ИИ — от сельскохозяйственных культур, таких как пшеница, до диких растений.