Китайские ученые создали систему искусственного интеллекта, которая отбирает наиболее жизнеспособные семена кукурузы по обычным фотографиям. В ходе тепличных испытаний семена, отобранные алгоритмом, показали всхожесть на 18–22 процентных пункта выше, чем в контрольной группе. Технология предлагает быструю и недорогую альтернативу лабораторным тестам, которые занимают несколько дней и уничтожают исследуемый материал.
В сельском хозяйстве важна не только способность семени прорасти, но и его жизнеспособность – то, насколько быстро и равномерно появляются всходы и насколько сильным будет молодое растение. Слабые ростки приводят к пробелам на полях и снижают урожайность. Существующие методы оценки жизнеспособности, например окрашивание тетразолием, требуют ручного труда, занимают много времени и непригодны для массового отбора семян в промышленных масштабах.
Новая система, названная SeedFocusNet, анализирует обычные RGB-снимки. Хотя существуют и более точные неразрушающие технологии, такие как рентгеновская томография или гиперспектральная съёмка, их оборудование слишком дорого и сложно для повсеместного внедрения. Сложность для ИИ заключалась в том, чтобы по внешнему виду семени научиться определять его внутреннее физиологическое состояние, выявляя косвенные и незаметные для человека признаки.
Для обучения модели исследователи использовали 955 семян кукурузы, которые хранились три года. Каждое семя сфотографировали, а затем прорастили в лаборатории, фиксируя изменения. В итоге 55,5% образцов признали высококачественными. Алгоритм научился сопоставлять исходные изображения с результатами прорастания, концентрируясь на ключевых участках поверхности зерна, таких как область зародыша и возможные повреждения.
Эффективность метода подтвердили в теплице. Для эксперимента взяли семена, хранившиеся один, два и три года. Всхожесть семян, отобранных ИИ, составила 78%, 76% и 68% соответственно. В контрольных группах, где семена не отбирали, эти показатели были на уровне 60%, 54% и 48%. Авторы разработки отмечают, что это пока лабораторное доказательство концепции. Систему тестировали на одном сорте кукурузы в контролируемых условиях. Потребуются дополнительные исследования, чтобы проверить её работу с другими культурами и в реальных условиях агропромышленных предприятий.