【技術(shù)文章】Agricola Moderna – 高光譜成像進(jìn)入垂直農(nóng)業(yè)

農(nóng)作物產(chǎn)量提高 100 倍，土壤使用量減少 98%，用水量減少 95%——這不是科幻小說，而是科學(xué)實(shí)現(xiàn)的

Agricola Moderna 的平臺使用多種類型的傳感器：用于冠層 3D 重建的 RGB-D 相機(jī)和用于測量溫度、光照強(qiáng)度和二氧化碳水平的多個(gè)環(huán)境傳感器。它們將所有這些信息發(fā)送到一個(gè)集中式數(shù)據(jù)庫，在那里將其與給定的背景聯(lián)系起來。Agricola Moderna 還使用高光譜成像來提取原本會丟失的信息：氮、磷和鉀等宏觀元素的存在，這些元素對于了解植物的健康狀況非常重要，并且在對數(shù)據(jù)進(jìn)行一些處理后可見，或者例如花青素家族中黃酮類化合物的含量。這些是簡單的 RGB 相機(jī)無法看到的，替代解決方案是對作物進(jìn)行緩慢而昂貴的化學(xué)分析。

經(jīng)過幾個(gè)月的市場調(diào)研、討論和思考，Agricola Moderna 選擇了 Specim 作為其高光譜相機(jī)供應(yīng)商。他們從與米蘭大學(xué)的合作中了解到 Specim，他們在米蘭大學(xué)擁有自己的表型分析平臺。經(jīng)過多次比較，他們認(rèn)為Specim FX10e是最適合他們的設(shè)備，而且價(jià)格也很有競爭力。意大利 Specim 經(jīng)銷商iMAGE S 在這一選擇中發(fā)揮了重要作用。在購買前后，iMAGE S 在每個(gè)流程步驟中都為 Agricola Moderna 提供了幫助，他們?nèi)员３种掷m(xù)聯(lián)系以優(yōu)化相機(jī)的使用。

花了幾個(gè)月的時(shí)間設(shè)置好一切，學(xué)習(xí)如何正確獲取和分析圖像。光線環(huán)境是至關(guān)重要的元素，找到正確的光線環(huán)境可能需要多次反復(fù)試驗(yàn)。從開始使用 FX10e 四個(gè)月后，Agricola Moderna 正在開發(fā)他們所需的工具。雖然有些結(jié)果很有希望，但量化成功程度還為時(shí)過早。

他們確實(shí)非常清楚地看到了健康植物和病株的光譜差異，并學(xué)會了如何檢測它。對于某些物種，他們設(shè)法量化了它們顏色的亮度，這對他們銷售的產(chǎn)品非常重要。

掃描整盤農(nóng)作物很容易產(chǎn)生幾千兆字節(jié)的高光譜數(shù)據(jù)。人們還需要了解這些數(shù)據(jù)的性質(zhì)以及如何從中提取信息。為此，Agricola Moderna 正在開發(fā)所有算法來在內(nèi)部處理和分析數(shù)據(jù)。得益于他們的數(shù)據(jù)科學(xué)家以及與羅馬 La Sapienza 計(jì)算機(jī)科學(xué)系和米蘭大學(xué)生物系的外部合作，Agricola Moderna 正在探索多種解決方案，這些解決方案利用深度學(xué)習(xí)和其他數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)的最新進(jìn)展以及如何將它們應(yīng)用于垂直農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

Agricola Moderna 數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能主管Duccio Piovani對他們購買的 Specim FX10e 以及 iMAGE S 提供的幫助感到滿意。

“我們相信，我們才剛剛開始觸及這個(gè)極具前景的領(lǐng)域的表面。該領(lǐng)域處于生物學(xué)、高光譜成像、計(jì)算機(jī)視覺和人工智能等許多不同學(xué)科的交叉點(diǎn)，它已經(jīng)在我們種植農(nóng)作物的方式中發(fā)揮著核心作用，并且對垂直農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)的影響力注定會不斷增長。在 Agricola Moderna，我們確保站在這項(xiàng)集體努力的最前沿，并打算利用它將帶來的所有優(yōu)勢”，Piovani 表示。

Duccio 接受過理論物理學(xué)和復(fù)雜系統(tǒng)方面的培訓(xùn)，擁有羅馬 La Sapienza 的碩士學(xué)位和倫敦帝國理工學(xué)院復(fù)雜性研究組的博士學(xué)位。隨后，他開始在學(xué)術(shù)界和倫敦和巴黎的幾家初創(chuàng)公司從事數(shù)據(jù)科學(xué)工作。如今，他負(fù)責(zé) Agricola Moderna 的所有數(shù)據(jù)和算法相關(guān)工作。

關(guān)于 Agricola Moderna

該公司由兩位朋友 Benjamin Franchetti 和 Pierluigi Giuliani 于 2018 年在米蘭創(chuàng)立。2018 年底，Duccio Piovani 開始與該公司合作，擔(dān)任顧問，為公司研發(fā)部門引入嚴(yán)格的數(shù)據(jù)科學(xué)流程。他們很快意識到這種方法在垂直農(nóng)業(yè)等創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域可能具有的巨大潛力。Piovani 于 2019 年底全職加入 Agricola Moderna 團(tuán)隊(duì)。當(dāng)時(shí)，Agricola Moderna 從米蘭的一個(gè)小型創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室搬到了距米蘭 19 公里的梅爾佐，在一個(gè)新的 1500 平方米的生產(chǎn)中心工作。從那時(shí)起，團(tuán)隊(duì)不斷壯大，聘請了農(nóng)學(xué)家、其他數(shù)據(jù)科學(xué)家和一名軟件工程師。目前，該公司擁有來自 6 個(gè)不同國家的 16 名專業(yè)人員。他們計(jì)劃在未來將工廠擴(kuò)大到現(xiàn)有規(guī)模的十倍。(來源: Specim高光譜成像)