Purdue Üniversitesi Botanik ve Bitki Patolojisi Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan Marila Fernandez-Campos, Pini Purdue Tarım Merkezi’ndeki bir tarladaki yapraklarda katran lekeleri olup olmadığını kontrol ediyor. (Purdue Tarımsal İletişim Fotoğrafı/Joshua Clark)

“Katran lekesi 2015’ten önce Amerika Birleşik Devletleri’nde tespit edilmedi, ancak 1904’te Meksika’da başlayarak birçok Latin Amerika ülkesine özgüydü” dedi. CD GezisiDoçent Botanik ve Bitki Patolojisi Purdue Üniversitesi’nde.

Katran lekesi 2015 yılında Indiana’nın 92 ilçesinden ikisini etkiledi. 2022 yılına gelindiğinde yalnızca birkaçı sağlam bir şekilde hayatta kalmıştı. O dönemde mantar 16 eyalete ve Ontario, Kanada’ya yayılmıştı. Yayım ve Eğitim için Zararlı Bilgilendirme Platformu.

Cruz ve ortak yazarların raporuna göre mantar, Orta ve Güney Amerika, Karayipler, Porto Riko ve Virgin Adaları’ndaki diğer 15 ülkedeki mahsulleri etkiledi. Bitki Hastalıkları dergisinde yayınlanan bir makale.

Hastalık nereden, hangi yolla geldi ve diğer ülkelerdeki patojenler Amerika Birleşik Devletleri’ndekilerden ne kadar farklı? Cruz, “Belki de burada henüz o nüfusa sahip değiliz ve muhtemelen şimdi olduklarından çok daha zararlı olacaklar” dedi.

Cruz ve meslektaşları mısırdaki katran lekesinin dinamiklerini daha iyi anlamak için istatistik, veri bilimi, epidemiyoloji, mikrobiyoloji, yapay zeka, bilgisayarlı görme ve sürekli paydaş geri bildirimlerinin bir karışımını uyguladılar. Çalışmaları toplam 1,1 milyon dolar tutarındaki iki hibe ile finanse ediliyor USDA Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü.

Bu yüksek teknolojili veri toplama ve analiz yöntemlerinin kullanılması, hayati önem taşıyan mısır patolojisi bilgilerinin daha yaygın ve hızlı bir şekilde elde edilmesini sağlayabilir. Cruz, “Paydaşlara daha hızlı ve daha doğru bilgi sağlayabilecek yapay zeka tabanlı dijital teknolojileri ve bakım noktası teşhislerini entegre etme fırsatları var” dedi.

Kolombiyalı meslektaşı Joaquin Ramirez; Meksika’da Carlos Gongora; Ekvador’da Cesar Falconi; Güney Kore’de Da-Young Lee; ve Amerika Birleşik Devletleri’nden Paul Esker, Steve Goodwin ve Matt Helm katılımcı işbirlikçiler arasında yer alıyor. Biyogüvenlik sorunlarını bilime dayalı bir yaklaşımla ele alma ihtiyacı, onların çalışmalarına aciliyet katıyor.

Cruz’un laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak görev yapan Cruz ve Lee, daha önceki bir çalışmada mısırdaki katran noktasını ölçmek için dijital bir yöntem geliştirdi. Stromata şekillendirme algılama algoritmalarını (SCDA) saha koşullarında insan değerlendiricilere karşı test ettiler. Trendleri başarıyla ölçüyor ve sonuçlarını gösteriyorlar 2021 tarihli bir makale Frontiers in Plant Science’da yayınlandı.

Bu yılın başlarında Cruz’un ekibi SCDA 2.0 ile benzer testler gerçekleştirdi ve yine umut verici sonuçlar verdi ancak tam otomatik senaryolarda bazı yanlışlıklar devam etti. “Model doğruluğunu ve performansını önemli ölçüde artırmak için eğitim yöntemlerimizi geliştiriyoruz” dedi.

Başka bir araştırma çabası Purdue’nin laboratuvarını içeriyor Muhammed CihanşahiDoçent Lyles İnşaat ve İnşaat Mühendisliği Okulu Ve Elmore Ailesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Okulu. Jahanshahi ve Cruz, botanik ve bitki patolojisi alanında doktora öğrencisi Marila Fernandez-Campos ve inşaat mühendisliği alanında doktora sonrası araştırma görevlisi Yu-Ting Huang ile birlikte şu makaleyi yayınladılar: İlk işbirlikleri 2021’de sonuçlanıyorTarım ve mühendisliğin özel bir karışımı, buğday patlaması adı verilen başka bir yüksek profilli mantar hastalığına odaklandı. Geliştirilen model, hastalık semptomlarının görüntülerini iki saniye içinde tanıdı ve sınıflandırdı.

Jahanshahi, birlikte yeni nesil problem çözücüleri yetiştirdiklerini söyledi. “İster sivil altyapı sağlık izlemesi ister tarımsal hastalık epidemiyolojisi üzerinde çalışıyor olun, yalnızca insanlar üzerinde değil, aynı zamanda çevre üzerinde de derin bir etki bırakabilirsiniz.”

Daha önce Jahanshahi, yollar, köprüler, binalar, kanalizasyon boru hatları ve nükleer reaktörler gibi sivil altyapıları hasar açısından izlemek için robotik sistemler kullanıyordu. Ancak Cruz’la çalışmaya başladığında yapısal hasarın buğday ve diğer mahsul hastalıklarıyla örtüştüğünü fark etti.

Yine de Jahanshahi şunu belirtiyor: “Bu yöntemi öylece kopyalayıp başka bir alana uygulayamazsınız.” Artık yapay zeka ve bilgisayarlı görüntü yöntemlerini tarıma yönelik sivil altyapıya verilen hasarı incelemek ve analiz etmek için uyarladı.

Şu anda, Fernandez-Campos ve inşaat mühendisliği alanında doktora öğrencisi olan Abhishek Subedi, bir kavram kanıtlama veri birleştirme projesini sonuçlandırıyor. Önceki işbirliklerinden toplanan verileri kullanıyorlar Darcy TelencoBotanik ve Bitki Patolojisi Doçenti.

“Mevcut dijital tarım devriminde, çeşitli veri türlerini kullanarak katran noktasını anlamayı hedefliyoruz. Yalnızca hava durumu verilerine dayanan geleneksel modellerin aksine, katran noktası patosistemi hakkında önemli ayrıntıları yakalamak için drone görüntülerini ve hava durumu verilerini entegre ediyoruz” dedi Fernández-Campos.

Jahanshahi ve Subedi, iki farklı veri türünün birleştirilmesine yardımcı oldu: drone görüntüleri aracılığıyla bitki örtüsü ölçümleri ve yapay zeka yöntemlerini kullanan sayısal hava durumu verileri. Bu arada Fernández-Campos aynı verileri kullandı ve bu kez bitki patolojisine geleneksel istatistiksel yöntemleri uyguladı.

Subedi, “Yöntemimizin performansını insan değerlendiricilerin hastalık değerlendirmelerine karşı test ettik ve hastalığın görünümü ile ilerlemesini ilişkilendirebildiler” dedi. “50 metre yükseklikten alınan görüntüleri ve sahadaki hava durumu bilgilerini kullanarak katran lekelerini tespit edebilecek kadar sağlam bir model geliştirmeyi başardık.”

Bir diğer paralel görev ise üretim tarzı alanlardaki katran lekesi salgınlarını ölçmek ve modellemektir. Cruz’un laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Brendan Lane ve hesaplamalı altyapı uzmanı Sungchan Oh. Bitki Bilimleri EnstitüsüFarklı ölçeklerde katran noktası epidemiyolojik dinamiklerini karakterize etmek için hastalık izleme ve drone tabanlı görüntüleri kullanın. Sonuçta ekip, görüntüleri mekansal ve zamansal verilerle referanslandırıp entegre ederek katran noktası yoğunluğunu ölçmeyi ve modellemeyi hedefliyor.

Böyle bir projenin bulanık disiplin sınırları, araştırmacıların birbirlerinin özel dilini anlamayı öğrenirken daha fazla zaman almasını gerektirebilir. Jahanshahi, “Ancak her kişi kendi uzmanlığını masaya getirdiği için bu, sorunların daha iyi çözülmesine yol açabilir” dedi.

Purdue Üniversitesi Hakkında

Purdue Üniversitesi, geniş ölçekte mükemmellik sergileyen bir kamu araştırma kurumudur. Amerika Birleşik Devletleri’ndeki en iyi 10 devlet üniversitesi ve en iyi dört kolejden ikisi arasında yer alan Purdue, bilgiyi rakipsiz bir kalite ve ölçekte keşfeder ve yayar. Yaklaşık 50.000’i West Lafayette kampüsünde olmak üzere, Purdue’de çeşitli yöntem ve yerlerde 105.000’den fazla öğrenci eğitim görmektedir. Uygun fiyat ve erişilebilirliğe önem veren Purdue’nin ana kampüsü, öğrenim ücretlerini art arda 13 yıl boyunca dondurdu. Indianapolis’teki ilk kapsamlı kentsel kampüsü olan Mitchell E. Purdue’nin, aralarında Daniels, Junior School of Business, Purdue Computes ve OneHealth girişiminin de bulunduğu bir sonraki dev sıçramaya yönelik amansız arayışında ne kadar amansız olduğunu görün.