Большая часть кофе в мире выращивается в тропических регионах. Однако изменение климата может позволить кофе расти дальше на север - например, во Флориде.
Чтобы понять, как это может работать, ученые из Университета Флориды уже выращивают кофейные растения в отделе исследований и образования UF / IFAS, расположенном примерно в 30 минутах к югу от главного кампуса UF в Гейнсвилле.
Это исследование может однажды произвести утреннюю чашу радости с корнями в Солнечном штате.
Этот проект является результатом сотрудничества между Инженерным колледжем UF Herbert Wertheim и UF / IFAS, этот проект финансируется за счет гранта Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.
климат
«Кофе - это культура, представляющая глобальный интерес, которая уже сталкивается с серьезными проблемами из-за изменения климата. В настоящее время мир очень мало знает о корнях кофейных растений, их архитектуре и их функциях в условиях изменения климата. Корни являются ключевыми моментами в этом процессе », - сказал Роуленд.
Однако корни нелегко изучать - и не только потому, что они находятся под землей.
«Большинство методов изучения живых корней в конечном итоге включают уничтожение корней или выращивание растений в очень искусственной лабораторной среде», - сказал Крис Уилсон, доцент кафедры агроэкологии и член исследовательской группы по кофе. Стефан Гербер, доцент кафедры почвенных и водных наук, также является частью этой команды.
Чтобы понять, как кофе растет в полевых условиях, исследователи используют миниризотроны, прозрачные пластиковые трубки с крошечными камерами внутри. Устройства размещаются под землей рядом с растениями для записи изображений их корней.
По словам Роуленда, миниризотроны собирают так много информации, что кому-то потребуется очень много времени, чтобы ее проанализировать.
Система гиперспектральной визуализации
Вот почему ученые UF / IFAS сотрудничают с Алиной Заре и Сандживом Коппалом из инженерного колледжа, чтобы применить технологии искусственного интеллекта и машинного обучения для улучшения и ускорения этого процесса.
Заре разработает подходы с искусственным интеллектом для автоматической обработки и понимания изображений миниризотрона. Koppal будет разрабатывать новые системы гиперспектральной визуализации на основе компьютерного зрения, чтобы собирать больше информации о корнях и окружающей их почве, чем можно получить с помощью существующих миниризотронов.
Этот проект - лишь один пример того, как исследователи UF используют искусственный интеллект для развития сельскохозяйственного сектора Флориды. В рамках исследования Заре сказал, что исследователи будут использовать суперкомпьютер HiPerGator 3.0 для тестирования алгоритмов, которые они разрабатывают для анализа данных с миниризотронов. HiPerGator 3.0 является частью партнерства на 70 миллионов долларов между Nvidia и UF и приведет к большему количеству этих исследовательских проектов, основанных на искусственном интеллекте, в университете.
«Наборы данных миниризотрона чрезвычайно велики, требуют большой обработки изображений и чреваты огромной изменчивостью измерений, учитывая небольшие размеры апертуры. Все эти проблемы можно решить с помощью машинного обучения », - сказал Роуленд. «Мы полагаем, что текущие алгоритмы, разрабатываемые нашим сотрудничеством, смогут автоматизировать и ускорить сбор значительной части данных из данных миниризотрона».
Защищенный цитрусовыми
Миниризотроны будут собирать данные о кофейных растениях, растущих в Отделе исследований и образования в области растениеводства УФ / МФСА, где исследователи посадили кофе рядом с существующими цитрусовыми деревьями.
«Кофе очень чувствителен к холоду, поэтому мы решили попробовать вырастить его с другим деревом, которое могло бы его укрыть. Кроме того, в цитрусовой роще установлены системы защиты от замерзания, которые также могут защитить кофе », - сказал Роуленд.
По их словам, хотя исследователи прямо сейчас выращивают кофе вместе с цитрусовыми из практических соображений, такая комбинация однажды может стать экономически выгодной.
«По мере того, как мы думали об этом больше, мы могли бы также изучить комбинацию цитрусовых и кофе как возможную систему выращивания во Флориде - возможно, это будущий вариант, который производители цитрусовых могли бы рассмотреть. Это еще далеко - нужно будет проработать другие вопросы и логистику, но определенно стоит изучить », - сказал Уилсон.
Помимо изучения того, как работают корни их кофейных растений, исследователей также интересует, какой вкус кофе, выращенный во Флориде. Планируется обжарить и заварить пробную партию.
«Наша исследовательская группа приобрела устройство для точной обжарки кофе с микропорциями. Мы рады попробовать различные методы обжарки кофейных зерен, которые мы производим », - сказал Роуленд.
Для получения дополнительной информации:
УФ / МФСА
www.ifas.ufl.edu