Дронове с камери и изкуствен интелект помагат за овладяване на стресовите фактори при земеделските култури
Понятието cloud computing се появи в началото на нашия век и бързо набра популярност. Според Евростат във Финландия например три четвърти от компаниите активно използват платените услуги в облака. В Германия също така все повече фермери залагат на иновации в селското стопанство. Към момента всяка десета фирма от аграрния сектор използва дронове и изкуствен интелект. С разширяване на 5G мрежата в селските региони ще бъде достъпен все по-бърз интернет, с което тенденцията към цифрово земеделие ще се засили рязко.
Бързото възстановяване на вложените инвестиции (Return of Investment) в сферата на cloud computing отлично се вписва в оскъдните маржове на печалба при производството на свежи селскостопански продукти. Решенията в облака дават все повече възможности за съхранение на данни, така че дори комплексни дигитални масиви може да се използват за обратно проследяване на реколтата и прогноза на добивите.
Друго предимство на тези иновации в земеделието е комбинирането на множество цифрови операции в реално време, с цел бързо взимане на решение и ограничаване на ръчния труд. В така наречените интелигентни ферми наблюдението на земеделските площи се осъществява от дронове или сензори. Подадената от тях информация се съхранява в облака, а ефикасното прилагане на обработените данни се поверява на свързани в мрежа роботи, работещи на базата на интернет на вещите (Internet of Things).
Компютърно базирани са също така системите, които регистрират проявите на стрес при растенията, така фермерите бързо да получат информация от какво страдат организмите. По този начин обработваемите площи могат да се защитят по-ефикасно. Събраните от културите данни, свързани със стреса, отново се обработват в облака и дават възможност да се предскаже развитието и разпространението на болести при посевите в селското стопанство. Ефикасното използване на естествените ресурси е най-голямото предизвикателство за експертите, занимаващи се със синтетична биология. С нарастване на жителите на планетата, селското стопанство е принудено да дава все по-големи добиви. В същото време в следствие на растителни патогени се унищожават огромни количества от реколтата.
Заради естеството на присъщата им уседналост в природата, растенията са подложени на по-голям стрес, в сравнение с другите живи същества. Те няма как да се преместят, когато условията им на живот се влошат. Щом растението се сблъска с предизвикателство, то изпада в стресова реакция. Дразнения от подобно естество учените наричат стресори, като те могат да бъдат биотични или абиотични.
Абиотичните идват от неживата околна среда, например дълги периоди на суша, докато биотичните са свързани с други живи организми, например патогени. Ако едно растение е хронично изложено на определени стресори, следват сериозни ограничения на добавите, възможна е дори тоталната им загуба. За да могат да се вземат своевременно необходимите мерки, оборудвани със специални камери дронове, трябва да облитат редовно селскостопанските площи и да мониторират всички активности на растенията, които са свързани с фотосинтезата.
Благодарение на създадени специално за целта алгоритми специалистите могат да направят разлика между биотични и абиотични стресови фактори. При наличие на биотичен стрес работещите в селското стопанство имат възможност да определят патогенния причинител чрез различни видове тестове. Тези анализи до голяма степен приличат на познатите ни бързи тестове за бременност или проверки за наличие на инфекция с Ковид-19. При тестовете се използват така наречените аптамери, а за целеви молекули служат самите патогени.
За причинителите на стресовите фактори при земеделските култури трябва да се генерират два разнородни аптамери, които подобно на антитела се свързват с целевата молекула. Единият от аптамерите е покрит със златни наночастици. Вторият аптамер е поставен на тестовата линия. Когато пробата се постави върху тестовия лакмус, течността се разпространява по неговата дължина. Ако целевата молекула се съдържа в пробата, първият аптамер реагира и се свързва със златните наночастици. Новосъздадения комплекс пък се обвързва с втория аптамер, върху който се визуализира червена линия. До тестовата линия се намира контролна линия, която винаги е червена. Наличието на две червени линии говори за положителен резултат и наличието на специфичен патоген.