Российские ученые разработали технологию для того, чтобы предсказывать рост растений с помощью 2D- и 3D-изображений. Новый метод сможет сделать сельское хозяйство эффективнее, причем не только на Земле, но и в космосе. Результаты исследования были представлены на международной научно-технической конференции IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference.

С развитием технологий в последнее время возникла новая модель сельского хозяйства — так называемое точное земледелие. В нем используют GPS, аэрофотоснимки, снимки со спутников и специальные датчики. На основе данных этих приборов ученые рассчитывают, когда нужно сеять ту или иную культуру, когда и сколько добавлять удобрений, предсказывают урожайность. Технологии точного земледелия используют не только в полях, но и в теплицах с контролируемыми условиями роста, а также в искусственных системах жизнеобеспечения на космических станциях. Группа исследователей из Сколковского института науки и технологий научилась по плоским и объемным изображениям рассчитывать будущий рост растений в искусственных условиях.

По словам авторов, главная особенность нового метода — комбинирование 3D- и 2D-изображений. Сначала они снимали рост растений в искусственной системе на 3D-камеру. С помощью этих изображений ученые нашли, как связано увеличение суммарной площади поверхности всех листьев с приростом общей биомассы растений. После этого исследователи засняли увеличение площади листьев на 2D-камеру и на основе этих измерений построили динамическую модель роста растения.

Для проведения эксперимента ученые создали автоматическую систему с искусственными условиями роста, к которой подключили датчики, собирающие данные об окружающей среде, 2D- и 3D-камеры. Для моделирования роста исследователи использовали технологию машинного обучения. На начальном этапе, чтобы «научить» алгоритм прогнозировать рост растений, ученые обработали более 10000 изображений. «Обученная» компьютерная программа может строить прогнозы для любого вида растений. При этом 3D-изображения достаточно получить всего один раз, а потом можно использовать самые обычные камеры.