Một sáng kiến độc đáo hiện đang được tiến hành nhằm sử dụng AI để phân tích và tìm hiểu chuyển động của ong và kết hợp chúng vào robot nông nghiệp. Ý tưởng là tìm hiểu bí mật thụ phấn từ ong và áp dụng chúng vào quá trình thụ phấn nhân tạo hoàn toàn tự động.
Nội dung bài viết
Bí mật của loài ong
Tại một nhà máy trồng dâu tây nằm trong một cơ sở thương mại ở thành phố Hamamatsu, tỉnh Shizuoka có robot đang di chuyển. Khi robot đến gần cây dâu tây, cánh tay được lưu trữ trong cơ thể robot sẽ mở ra và vươn về phía bông hoa dâu tây kèm theo âm thanh đặc biệt. Ở cuối cánh tay có một dụng cụ giống như đầu tăm gọi là “Brahma” bắt đầu xoa nhẹ bông hoa. Tất cả những điều robot đang làm là “thụ phấn” hay chính là quá trình đưa phấn hoa vào nhụy hoa. Thoạt nhìn, có vẻ như lông tơ đang chạm vào bông hoa, nhưng chuyển động này thực chất là kết quả của việc AI học chuyển động của loài ong.
Những con ong bay đến các bông hoa để thu thập mật hoa và phấn hoa làm thức ăn. Trong khi chúng đang thu thập thức ăn, phấn hoa dính vào những sợi lông nhỏ xíu trên cơ thể chúng. Chuyển động của ong làm hạt phấn bám vào nhụy hoa khiến quá trình thụ phấn diễn ra thành công. Có thể nói là loài ong đã góp phần hỗ trợ nền nông nghiệp hiện đại của Nhật Bản. Hơn 20 loại cây trồng được hưởng lợi từ sự thụ phấn của ong, bao gồm dâu tây, cà tím, cà chua, dưa và dưa hấu.
Sau chiến tranh và những năm 1970, người ta tin rằng thả ong vào nhà kính sẽ giúp quá trình thụ phấn hiệu quả hơn nên người ta đã tích cực thả ong vào nhà kính để thụ phấn. Trong 50 năm qua, ong là một phần không thể thiếu của con người giúp sản xuất ra hầu hết các loại cây, hoa quả.
Bí quyết thụ phấn bằng AI
Một công ty khởi nghiệp từ Đại học Tokyo đã phát triển một robot sử dụng AI để học bí quyết thụ phấn của ong. Bình thường ta sẽ cảm thấy đàn ông di chuyển hỗn loạn nhưng trên thực tế có thể có một quy luật hoặc bí mật nào đó nên nhóm nghiên cứu đã tập trung vào các chuyển động trên những bông hoa. Công nghệ được sử dụng trong nghiên cứu là công nghệ nhận dạng hình ảnh bằng AI.
Đầu tiên, AI được yêu cầu xác định 7 bộ phận của ong bao gồm đầu, bụng và chân. Sau đó, bằng cách mã hóa màu sắc của ong theo kiểu đầu = xanh, bụng = vàng, đồng thời theo dõi và phân tích chuyển động của chúng bằng AI, một điều thú vị đã được hình dung. Kết quả cho ra hình ảnh 2 chiều về quỹ đạo chuyển động của từng bộ phận, trong đó một loạt các chấm màu xanh lam tạo thành một đường cong, biểu thị quỹ đạo chuyển động của đầu. Con ong di chuyển theo chuyển động tròn trên bông hoa, thay đổi hướng cơ thể thường xuyên.
Nhóm nghiên cứu nhận ra rằng rằng chuyển động tròn như thế này là một điểm rất quan trọng để ong thụ phấn cho hoa. Người ta cũng thấy rõ rằng sự di chuyển của những con ong này là một bí mật có ảnh hưởng lớn đến chất lượng dâu tây. Trên thực tế, mỗi bông hoa dâu tây có khoảng 200 nhụy hoa và 30 nhị hoa. Sự phân bố đều của phấn hoa đến từng nhụy hoa sẽ tạo ra quả có hình dáng đẹp, ngọt và chất lượng tốt. Nếu thụ phấn không đều hoặc không đủ, dâu tây sẽ bị biến dạng hoặc rụng, chất lượng sẽ giảm sút, thậm chí kém ngọt hơn.
Dựa trên phân tích video, nhóm nghiên cứu đã đưa ra ý tưởng rằng chuyển động quay có thể giúp thụ phấn đồng đều. Đầu tiên, họ cố gắng phủ phấn hoa lên toàn bộ nhụy hoa bằng cách xoay Brahma, tương tự như chuyển động của một con ong. Tuy nhiên, những nỗ lực xoay cây một cách nhân tạo đã liên tục dẫn đến thất bại, chẳng hạn như làm rụng hoa và làm hỏng nhụy hoa. Do đó, nhóm đã cải tiến đầu cánh tay của robot để chỉ phản ánh kết quả thu được từ những chuyển động độc đáo của loài ong, đó là “thụ phấn đồng đều” thu được từ phân tích AI. Bằng cách tăng số lượng lông của Brahma, họ có thể quấn quanh nhụy hoa và nhị hoa, đảm bảo rằng chúng tiếp xúc hoàn toàn với toàn bộ bông hoa. Cụ thể, số lượng Brahma được tăng từ 1 lên 3 và sự sắp xếp được cải thiện. Kết quả là có thể rải đều phấn hoa lên nhụy hoa.
Những ý tưởng khác đến từ ong
Nhóm nghiên cứu đã bổ sung nhiều phương pháp để tăng tỷ lệ thụ phấn thành công. Một là “rung động”. Những con ong có thể rung đôi cánh của chúng khi chúng di chuyển trên những bông hoa và người ta tin rằng những rung động mà chúng tạo ra vào thời điểm này sẽ làm trôi đi phấn hoa đã bám vào cơ thể chúng, dẫn đến phấn hoa được bám đều vào nhụy hoa. Tuy nhiên, thay vì sử dụng tần số rung giống như loài ong, nhóm nghiên cứu đã bổ sung thêm cách sắp xếp độc đáo của riêng mình.
Yếu tố thứ hai là hướng của hoa. Tỷ lệ thụ phấn thành công rất khác nhau tùy thuộc vào góc tiếp xúc phấn hoa với nhụy hoa, và đặc biệt, cách tiếp cận từ “trực tiếp” có tỷ lệ thụ phấn thành công cao nhất. AI đã được đào tạo về hình ảnh hoa dâu được chụp từ nhiều góc độ khác nhau. Khi camera của robot nhận diện được bông hoa, AI sẽ xác định góc hướng của bông hoa và điều khiển Brahma ở cuối cánh tay hướng thẳng về phía trước nhụy hoa.
Thứ ba là “vật chất” của Brahma. Dựa vào lông trên cơ thể của ong có xu hướng thu hút phấn hoa, loại vật liệu nào có thể dễ dàng thu thập phấn hoa và rũ bỏ phấn hoa khi rung động? Có vẻ như tĩnh điện chính là manh mối. Bằng cách kết hợp AI và phát triển vật liệu, tỷ lệ đậu quả thông qua thụ phấn nhân tạo của robot này đã đạt xấp xỉ 90%. Tỷ lệ này được cho là cao hơn tỷ lệ thụ phấn thành công của ong.
Giải pháp mới cho nông nghiệp
Trong tương lai, họ có kế hoạch tự động hóa hoàn toàn không chỉ quá trình thụ phấn mà còn cả quá trình thu hoạch trái cây, đồng thời muốn áp dụng nó cho các loại trái cây và rau quả ngoài dâu tây. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng nếu hệ thống này được áp dụng tại các địa điểm nông nghiệp thực tế, nó sẽ giúp ổn định sản xuất rau quả và giảm bớt tình trạng thiếu lao động.
Cơ giới hóa làm giảm khả năng tái sản xuất cũng như nguy cơ nấm mốc và bệnh tật, và ngay cả khi ong không hoạt động như con người mong muốn, robot vẫn có thể thực hiện các nhiệm vụ ổn định. Chúng ta cần tạo ra một hệ thống cho phép chúng ta sản xuất nhiều thực phẩm hơn với ít người hơn. Nhóm nghiên cứu tin rằng việc làm cho hệ thống này có thể sử dụng được cho các loại cây trồng khác và những người nông dân hiện tại sẽ giải quyết được nhiều vấn đề.
Theo Bộ Nông nghiệp, Lâm nghiệp và Thủy sản, số lượng lao động nông nghiệp nòng cốt chủ yếu làm nông nghiệp là khoảng 1,11 triệu người tính đến tháng 2 năm 2024, chưa bằng một nửa so với năm 1990 (khoảng 2,92 triệu người). Hơn nữa, hơn một nửa trong số 1,11 triệu người đã trên 70 tuổi (khoảng 680.000 người).
Trong bối cảnh lo ngại về việc sản xuất nông sản ổn định do dân số già và thiếu nhân công, “nông nghiệp thông minh” sử dụng AI, IoT và robot ngày càng trở nên phổ biến ở Nhật Bản nhằm thúc đẩy tự động hóa, hiệu quả và tiết kiệm lao động. Hy vọng rằng điều này sẽ giúp giải quyết các vấn đề mà nông nghiệp phải đối mặt.
Để tham gia bình luận hãy đăng ký trở thành thành viên của LocoBee – Hoàn toàn miễn phí!
Phiếu giảm giá tại Don Quijote: Miễn thuế 10% và giảm thêm 5%
Tặng kèm phiếu giảm giá lên đến 10.000 yên – Mua hàng hiệu với giá cực ưu đãi!
Nguồn: NHK
Biên tập: LocoBee
