Разработка ученых поможет в решении проблемы продовольствия
Факультет цифровой экономики и массовых коммуникаций МТУСИ в составе международной коллаборации принял участие в разработке системы компьютерного зрения в интеллектуальной отраслевой робототехнике, позволяющей существенно повысить производительность агробизнеса. В частности, специалисты обучили нейронную сеть распознавать несобранные яблоки в садах.
Сегодня наблюдается стремительный всплеск использования систем искусственного интеллекта в различных сферах экономики. Агробизнес является одной из сфер, подвергающихся быстрой цифровизации. Согласно отчету ООН, численность населения Земли будет быстро расти в ближайшие 30–50 лет; в частности, к 2050 году ожидается, что оно достигнет 10 миллиардов человек. При этом возникают вопросы об обеспечении такого количества жителей продовольствием.
Решение этой проблемы невозможно без повышения эффективности в сфере сельского хозяйства. В научных исследованиях и разработках ученых большое внимание уделяется аспектам цифровизации устойчивых агропродовольственных систем и прогнозирования рисков с учетом новой коронавирусной инфекции на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Следует отметить, что наряду с потенциальными проблемами будущего дефицита продовольствия сегодня существует еще одна проблема, связанная с тем, что часть урожая остается неубранной. Важной причиной того, что несобранные плоды портятся в садах, на дачах и в агрохолдингах, является низкая окупаемость инвестиций.
Эти доводы позволяют сделать вывод, что одно из перспективных направлений развития аграрной отрасли — внедрение роботизированных решений, в том числе быстрого, качественного и надежного сбора урожая. При этом ключевую роль в таких роботах должна играть интеллектуальная система анализа изображений, которая разрабатывается, в частности, для задач идентификации и пространственного расположения плодов.
В научной разработке российских ученых для системы распознавания яблок в садах была выбрана архитектура нейронной сети YOLOv3, включающая класс apple в один из 80 распознаваемых классов. Решение этой задачи основано на методах компьютерной оптики и использовании камеры Intel Real Sense Depth Camera D415, которая, помимо регистрации оптического изображения в цветовых каналах яркости, также строит карту глубины.
Во-первых, необходимо обеспечить высокие значения метрик распознавания и обнаружения плодов. Во-вторых, требуется обеспечить низкие ошибки определения пространственного положения яблока относительно робота. В-третьих, требуются эффективные алгоритмы обхода урожая, позволяющие собирать плоды максимально без повреждений. Дальнейшее исследование было связано с работой нейронных сетей, используемых в задачах обнаружения и распознавания образов. Нейросети сегодня широко используются в агробизнесе, в том числе для распознавания плодов на дереве. В результате представлено аппаратно-программное решение задачи оценки координат яблока в реальном пространстве.
Отдельное внимание уделено исследованию ошибок, полученных в результате представленного решения. Следует отметить, что в разработке использовалась известная нейронная сеть, и исследователи не ставили задачу разработки и обучения алгоритма обнаружения яблок, а рассматривали новое приложение архитектуры YOLOv3, модифицированное под эту задачу.
«К научной новизне работы можно отнести представленный алгоритм совместного обнаружения, распознавания яблок и оценки их относительных координат. В результате исследования было предложено использовать нейронную сеть YOLOv3 для решения задачи обнаружения и распознавания изображений. В то же время класс apple был расширен некоторыми подобными объектами. Оптимальный порог вероятности получения высоких показателей точности и отзыва составляет 0,2–0,3.
При этом значение метрики Recall близко к 90 процентам, ложных срабатываний нет. Координаты объекта рассчитываются путем оптического преобразования относительных координат в пространстве пикселей изображения в реальные координаты с использованием карт глубины Intel Real Sense. Анализ показал, что среднеквадратические ошибки измерения координат невелики. Все ошибки составляют в среднем около 7–12 миллиметров.
Однако ошибка увеличивается с удалением объектов от камеры, что может быть связано с ее наклоном. В дальнейшем планируется дополнительно учитывать этот источник ошибок. Кроме того, средняя производительность составляет около 2,5 кадров в секунду», — рассказал Сергей Гатауллин из Московского технического университета связи и информатики. Прототип индустриального решения получил высокую оценку научного сообщества. Полный текст исследования опубликован в научном журнале Symmetry.
Telegram 
Дзен 
VK Каждый год на месторождениях происходят десятки плановых остановок скважин для ремонта или профилактики. Чтобы во время простоев предотвратить выброс нефти и газа на поверхность, скважины глушат и закачивают в них специальные жидкости, в качестве которых нередко используют обратные эмульсии. Раньше считалось, что они безвредны и легко удаляются, поэтому, когда после глушения проницаемость уменьшалась, это списывали на другие факторы — например, отложение парафинов. Комплексно не изучалось, как именно эти составы влияют на снижение добычи. Ученые Пермского Политеха изучили обратные эмульсии и впервые объяснили, как они влияют на проницаемость горных пород. Проведенное исследование позволяет заранее определить, насколько опасен тот или иной состав и какой способ очистки сработает лучше. Это поможет нефтяным компаниям минимизировать потери добычи и избежать дорогостоящих восстановительных работ.
Современные авиационные материалы должны быть легкими и сверхпрочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки. Для этого в основной металл добавляют другие металлы — их называют легирующими элементами. Они помогают создать сложную внутреннюю структуру: микроскопические кристаллы (зерна), границы между ними и мелкие включения. Именно эти включения могут значительно повысить прочность сплава. Ученые Пермского Политеха создали математическую модель, которая показывает, как такие частицы влияют на поведение материала и внутри зерен, и на их границах. Реакция сплава на экстремальные нагрузки зависит от того, как расположены элементы структуры, а также от размера и состава включений. Модель поможет ускорить разработку новых сплавов: инженеры смогут заранее, на этапе проектирования, оценивать поведение материала и подбирать структуру, которая обеспечит нужные прочность, пластичность и долговечность.
Шведские и испанские биологи выяснили, что жизненный цикл красношейных козодоев строго подчиняется фазам Луны. В полнолуние эти ночные птицы активно охотятся и набирают вес, а в темные ночи новолуния сталкиваются с дефицитом энергии и впадают в легкое оцепенение. Колебания освещенности управляют не только ежедневным метаболизмом птиц, но и датами сезонных миграций и размножения.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно