Το μεγαλύτερο μέρος του παγκόσμιου καφέ καλλιεργείται σε τροπικές περιοχές. Ωστόσο, ένα μεταβαλλόμενο κλίμα θα μπορούσε να επιτρέψει στον καφέ να αναπτυχθεί βορειότερα - για παράδειγμα, στη Φλόριντα.
Για να καταλάβουν πώς μπορεί να λειτουργήσει αυτό, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Φλόριντα καλλιεργούν ήδη φυτά καφέ στη Μονάδα Έρευνας και Εκπαίδευσης Επιστημών UF/IFAS Plant, περίπου 30 λεπτά νότια της κύριας πανεπιστημιούπολης UF στο Gainesville.
Αυτή η έρευνα θα μπορούσε κάποτε να παράγει ένα πρωινό φλιτζάνι χαράς με καταγωγή από την κατάσταση Sunshine.
Μια συνεργασία μεταξύ του UF Herbert Wertheim College of Engineering και του UF/IFAS, το έργο αυτό χρηματοδοτείται από επιχορήγηση από το Εθνικό Ινστιτούτο Τροφίμων και Γεωργίας του USDA.
Κλίμα
«Ο καφές είναι μια σοδειά παγκόσμιου ενδιαφέροντος που αντιμετωπίζει ήδη μεγάλες προκλήσεις λόγω της κλιματικής αλλαγής. Προς το παρόν, ο κόσμος γνωρίζει πολύ λίγα για τις ρίζες των φυτών καφέ, την αρχιτεκτονική τους και τη λειτουργία τους υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής. Οι ρίζες είναι βασικά σημεία σε αυτή τη διαδικασία », είπε ο Rowland.
Ωστόσο, οι ρίζες δεν είναι εύκολο να μελετηθούν - και όχι μόνο επειδή είναι υπόγειες.
«Οι περισσότερες μέθοδοι για τη μελέτη ζωντανών ριζών περιλαμβάνουν τελικά την καταστροφή των ριζών ή την καλλιέργεια φυτών σε ένα πολύ τεχνητό εργαστηριακό περιβάλλον», δήλωσε ο Chris Wilson, επίκουρος καθηγητής αγροοικολογίας στο τμήμα αγρονομίας και μέλος της ερευνητικής ομάδας καφέ. Ο Stefan Gerber, αναπληρωτής καθηγητής στο τμήμα επιστήμης εδάφους και νερού, είναι επίσης μέλος αυτής της ομάδας.
Για να κατανοήσουν πώς αναπτύσσεται ο καφές στο χωράφι, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μίνι -χιζότρονα, διαυγείς πλαστικούς σωλήνες με μικροσκοπικές κάμερες στο εσωτερικό τους. Οι συσκευές τοποθετούνται υπόγεια παράλληλα με τα φυτά για να καταγράφουν εικόνες των ριζών τους.
Τα Minirhizotrons συλλέγουν τόσες πολλές πληροφορίες που θα χρειαζόταν πολύς χρόνος για να τα κοσκινίσει όλα, είπε ο Rowland.
Σύστημα υπερφασματικής απεικόνισης
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες του UF/IFAS συνεργάζονται με την Alina Zare και τον Sanjeev Koppal στο College of Engineering για να εφαρμόσουν τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης για τη βελτίωση και την επιτάχυνση αυτής της διαδικασίας.
Ο Zare θα αναπτύξει προσεγγίσεις τεχνητής νοημοσύνης για την αυτόματη επεξεργασία και κατανόηση των εικόνων του minirhizotron. Η Koppal θα αναπτύξει νέα υπερφασματικά συστήματα απεικόνισης βασισμένα σε υπολογιστή για να συλλέξει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις ρίζες και το έδαφος που τις περιβάλλει από ό, τι μπορεί να ληφθεί από τα τρέχοντα συστήματα minirhizotron.
Αυτό το έργο είναι μόνο ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι ερευνητές UF χρησιμοποιούν τεχνητή νοημοσύνη για να προωθήσουν τον γεωργικό τομέα της Φλόριντα. Στο πλαίσιο της μελέτης, ο Zare είπε ότι οι ερευνητές θα χρησιμοποιήσουν τον υπερυπολογιστή HiPerGator 3.0 για να δοκιμάσουν τους αλγόριθμους που αναπτύσσουν για την ανάλυση δεδομένων από τα μίνι -χιζότρονα. Το HiPerGator 3.0 είναι μέρος της εταιρικής σχέσης 70 εκατομμυρίων δολαρίων μεταξύ της Nvidia και της UF και θα οδηγήσει σε περισσότερα από αυτά τα ερευνητικά προγράμματα που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη σε ολόκληρο το πανεπιστήμιο.
«Τα σύνολα δεδομένων Minirhizotron είναι εξαιρετικά μεγάλα, απαιτούν πολλή επεξεργασία εικόνας και είναι γεμάτα με τεράστια μεταβλητότητα μέτρησης λόγω των μικρών ανοιγμάτων που εμπλέκονται. Όλα αυτά τα προβλήματα επιδέχονται προσεγγίσεις μηχανικής μάθησης », δήλωσε ο Rowland. "Πιστεύουμε ότι οι τρέχοντες αλγόριθμοι που αναπτύσσονται με τη συνεργασία μας θα είναι σε θέση να αυτοματοποιήσουν και να επιταχύνουν σημαντικά τμήματα συλλογής δεδομένων από δεδομένα minirhizotron."
Προστατευμένος από εσπεριδοειδή
Οι Minirhizotrons θα συλλέξουν δεδομένα από τα φυτά καφέ που αναπτύσσονται στη Μονάδα Έρευνας και Εκπαίδευσης της Επιστήμης των Φυτών UF/IFAS, όπου οι ερευνητές έχουν φυτέψει καφέ μαζί με τα υπάρχοντα εσπεριδοειδή.
«Ο καφές είναι πολύ ευαίσθητος στο κρύο, οπότε η σκέψη μας ήταν να προσπαθήσουμε να τον καλλιεργήσουμε με ένα άλλο δέντρο που θα μπορούσε να τον προστατέψει. Επιπλέον, το εσπεριδοειδές έχει εγκατεστημένα συστήματα προστασίας από την κατάψυξη, έτσι ώστε να προστατεύει και τον καφέ », είπε ο Rowland.
Ενώ οι ερευνητές καλλιεργούν καφέ μαζί με εσπεριδοειδή για πρακτικούς λόγους αυτή τη στιγμή, ο συνδυασμός θα μπορούσε μια μέρα να είναι οικονομικά συμφέρων, είπαν.
«Καθώς το σκεφτήκαμε περισσότερο, θα μπορούσαμε επίσης να διερευνήσουμε τον συνδυασμό εσπεριδοειδών και καφέ ως πιθανό σύστημα καλλιέργειας στη Φλόριντα - ίσως μια μελλοντική επιλογή που θα μπορούσαν να εξετάσουν οι καλλιεργητές εσπεριδοειδών. Αυτός είναι ένας δρόμος μακριά - διαφορετικές ερωτήσεις και υλικοτεχνική υποστήριξη θα έπρεπε να επεξεργαστούν - αλλά σίγουρα αξίζει να διερευνηθούν », δήλωσε ο Wilson.
Εκτός από τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργούν οι ρίζες των φυτών καφέ τους, οι ερευνητές είναι επίσης περίεργοι για το πώς δοκιμάζει ο καφές που καλλιεργείται στη Φλόριντα. Σχεδιάζουν το ψήσιμο και την παρασκευή μιας δοκιμαστικής παρτίδας.
«Η ερευνητική μας ομάδα έχει αποκτήσει ένα ψήστη ψησίματος μικρο-παρτίδας. Είμαστε ενθουσιασμένοι που δοκιμάζουμε διάφορες μεθόδους ψησίματος στους κόκκους καφέ που παράγουμε », δήλωσε ο Rowland.
Για περισσότερες πληροφορίες:
UF / IFAS
www.ifas.ufl.edu