การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้เกิดความท้าทายอย่างมากสำหรับผู้เพาะพันธุ์ หุ่นยนต์ภาคสนามอัจฉริยะและเทคโนโลยีเอ็กซ์เรย์ช่วยให้พวกเขาเลือกตัวอย่างพืชที่ทนความร้อนสำหรับการเลือก เซ็นเซอร์ในเครื่องจักรไฮเทคได้รับการพัฒนาโดยศูนย์ Fraunhofer เพื่อการพัฒนาเทคโนโลยีเอ็กซ์เรย์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสถาบัน IIS Fraunhofer สำหรับวงจรรวม พอร์ทัล Phys.org.
ฤดูร้อนกำลังร้อนขึ้น ฤดูร้อนนี้เพียงอย่างเดียว เยอรมนีต้องเผชิญกับความร้อนจัด โดยมีอุณหภูมิสูงถึง 40°C ภัยแล้งยังส่งผลกระทบต่อพืช
ด้วยปริมาณน้ำที่เพียงพอ พืชสามารถระบายความร้อนด้วยการระเหย อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่สามารถทำได้เมื่อต้องเผชิญกับภัยแล้ง นั่นเป็นเหตุผลที่พ่อพันธุ์แม่พันธุ์หวังที่จะพัฒนาพืชที่ทนต่อความร้อนและทนแล้งซึ่งสามารถอยู่รอดได้โดยใช้น้ำน้อยลงและยังคงผลิตพืชผลที่ดีในขณะที่ต้องใช้ปุ๋ยและยาฆ่าแมลงในปริมาณน้อยที่สุด
พ่อพันธุ์แม่พันธุ์ได้รับการสนับสนุนจากนักวิจัยที่ Fraunhofer EZRT ซึ่งมีการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีในการกำหนดฟีโนไทป์ของพืชเป็นเวลาหลายปี หมายถึงลักษณะที่ปรากฏ ซึ่งรวมถึงปัจจัยหลายประการ เช่น ขนาดใบ ตำแหน่งของใบ ความหนาของราก และผลผลิต Dr. Stefan Gert หัวหน้าแผนก AMS ที่ Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology อธิบายว่า "ผู้คนเลือกพืชผลตามลักษณะภายนอกมาเป็นเวลาหลายพันปีแล้ว "เรากำลังพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อวัดลักษณะฟีโนไทป์เหล่านี้อย่างเป็นกลางและเพิ่มประสิทธิภาพการผสมพันธุ์ตามข้อมูลเหล่านี้"
ทีมวิจัยที่นำโดย Dr. Gert ได้พัฒนา DeBiFix หุ่นยนต์ภาคสนามเพื่อการเกษตร สามารถเอ็กซเรย์พืชได้อย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็สร้างภาพ 3 มิติโดยใช้ระบบออปติคัล นี่เป็นข้อมูลที่สำคัญสำหรับผู้เพาะพันธุ์ - อันที่จริงเขาสามารถมองเข้าไปในหูข้าวสาลีหรือใต้พุ่มไม้มันฝรั่งและพิจารณาว่าความหลากหลายที่พวกเขาเติบโตนั้นให้ผลผลิตที่ดีหรือไม่
เป้าหมายที่สำคัญที่สุดของโครงการฟาร์มอัจฉริยะ Fraunhofer ระหว่างภูมิภาคคือการสนับสนุนพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ ภายในกรอบการทำงาน Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center จะเปิดขึ้นในเมือง Triesdorf รัฐบาวาเรีย ณ จุดนี้ Dr. Gert และเพื่อนร่วมงานตั้งใจที่จะพัฒนาประสบการณ์และนำไปใช้ในชีวิตจริง
ในห้องปฏิบัติการเพื่อสร้างฟีโนไทป์ของพืชภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมสภาพอากาศที่ Fraunhofer EZRT ใน Fürth ดร. เกิร์ตได้สาธิตวิธีการทำงานของพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ในอนาคต บนสายพานลำเลียงหน้าเครื่องเอกซเรย์ กระถางที่มีพืชหลายชนิดถูกจัดเรียงเป็นแถวเรียบร้อย ประตูเครื่องเอ็กซ์เรย์เปิดออกและหม้อจะเลื่อนเข้ามา ทันทีที่ประตูปิด หม้อจะถูกสแกน CT
“กว่าทศวรรษที่แล้ว เราเริ่มฉายรังสีพืชมันฝรั่งเพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของหัว” ดร. เกิร์ตรายงาน “จากการเอ็กซ์เรย์ 3 มิติ เราสามารถกำหนดน้ำหนักของหัวโดยไม่ต้องขุดขึ้นมา” กระบวนการนี้ใช้สำหรับงานต่างๆ เช่น การเลือกพันธุ์ที่ทนต่อความร้อนโดยเฉพาะ เพื่อจุดประสงค์นี้ พืชจะถูกวางในห้องปฏิบัติการภายใต้สภาวะความเครียดจากความร้อน การสแกนจะเผยให้เห็นว่าพืชชนิดใดมีประสิทธิภาพสูงสุดในการรับมือกับความเครียด ทำให้มีหัวที่แข็งแรงแม้จะถูกความร้อน
ในขณะที่การสแกน CT ครั้งแรกสามารถแสดงผ่านรากและหัวที่หนาเท่านั้น ระบบที่ใหม่กว่าก็สามารถจับโครงสร้างใต้ดินที่ดีของรากข้าวสาลีได้ “เครื่องเอ็กซ์เรย์ใหม่ของเราเป็นระบบที่ทันสมัยและทรงพลังที่สุดสำหรับการสแกนชิ้นส่วนของพืชที่อยู่ใต้ดิน” ดร.เกิร์ตกล่าว
นักวิจัยที่ Fraunhofer EZRT กำลังทำการถ่ายภาพดิจิทัล 3 มิติของส่วนต่างๆ ของพืชที่อยู่เหนือพื้นดิน เช่น ใบและหูของข้าวสาลี ข้อมูลนี้ไม่เพียงแต่ใช้เพื่อกำหนดพื้นที่ใบเท่านั้น แต่ภาพ 3 มิติยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับความทนทานต่อความร้อนของพืชอีกด้วย พืชยกใบเพื่อป้องกันตัวเองจากแสงแดดหรือไม่? ใบไม้ม้วนงอเนื่องจากความเครียดหรือไม่?
ประสิทธิภาพของระบบจดจำโรงงานออปติคัล Fraunhofer EZRT นั้นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในด้านการทดสอบของบริษัทเมล็ดพันธุ์ Strube D&S GmbH ในกรณีนี้ มีการใช้ต้นแบบ BlueBob ตัวที่สอง ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ภาคสนามที่เคลื่อนที่อย่างอิสระและกำจัดวัชพืชในไร่บีทน้ำตาลโดยอัตโนมัติ ระหว่างแถวนั้น เขาบันทึกภาพพืชที่มีชีวิตทั้งหมดโดยใช้กล้องมัลติสเปกตรัม
"ผ่าน ปัญญาประดิษฐ์ ฟีโนไทป์ของพืชแต่ละชนิดจะได้รับการวิเคราะห์และจำแนกเป็นวัชพืชหรือต้นบีท” Christian Hügel หัวหน้าศูนย์เทคนิคเพื่อการวิจัยเมล็ดพันธุ์ใน Strub อธิบาย
หนึ่งในงานหลักในศูนย์แห่งใหม่ใน Triesdorf คือการประมวลผลข้อมูลที่ได้รับระหว่างการสร้างฟีโนไทป์ “เป้าหมายหลักของเราคือใช้เทคโนโลยีของเราเพื่อรองรับธุรกิจขนาดเล็กและขนาดกลาง พ่อพันธุ์แม่พันธุ์“ ดร. เกิร์ตเน้น