بیشتر قهوه جهان در مناطق گرمسیری کشت می شود. با این حال، تغییر آب و هوا می تواند به قهوه اجازه دهد تا دورتر از شمال رشد کند - به عنوان مثال، در فلوریدا.
برای درک اینکه چگونه ممکن است کار کند، دانشمندان دانشگاه فلوریدا در حال رشد گیاهان قهوه در واحد تحقیقات و آموزش علوم گیاهی UF/IFAS، در حدود 30 دقیقه جنوب پردیس اصلی UF در Gainesville هستند.
این تحقیق می تواند روزی یک فنجان صبحگاهی شادی با منشأ در ایالت آفتاب ایجاد کند.
این پروژه با همکاری کالج مهندسی UF Herbert Wertheim و UF/IFAS با کمک مالی موسسه ملی غذا و کشاورزی USDA تامین می شود.
اقلیم
«قهوه یک محصول مورد علاقه جهانی است که در حال حاضر به دلیل تغییرات آب و هوایی با چالش های بزرگی مواجه است. در حال حاضر، جهان در مورد ریشه های گیاه قهوه، معماری و عملکرد آنها در شرایط تغییر آب و هوا اطلاعات بسیار کمی دارد. رولند گفت: ریشهها نکات کلیدی در این فرآیند هستند.
با این حال، مطالعه ریشه ها آسان نیست - و نه فقط به این دلیل که زیرزمینی هستند.
کریس ویلسون، استادیار آگرواکولوژی در بخش زراعت و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی قهوه گفت: «بیشتر روشها برای مطالعه ریشههای زنده در نهایت شامل از بین بردن ریشهها یا رشد گیاهان در یک محیط آزمایشگاهی بسیار مصنوعی است. استفان گربر، دانشیار گروه علوم خاک و آب نیز بخشی از این تیم است.
برای درک چگونگی رشد قهوه در مزرعه، محققان از مینی هیزوترون ها، لوله های پلاستیکی شفاف با دوربین های کوچک داخل آن استفاده می کنند. این دستگاه ها در زیر زمین در کنار گیاهان قرار می گیرند تا تصاویری از ریشه های آنها ثبت شود.
رولند گفت: Minirhizotron ها اطلاعات زیادی را جمع آوری می کنند که زمان زیادی طول می کشد تا کسی همه آن را غربال کند.
سیستم تصویربرداری فراطیفی
به همین دلیل است که دانشمندان UF/IFAS با Alina Zare و Sanjeev Koppal در دانشکده مهندسی همکاری میکنند تا هوش مصنوعی و فناوری یادگیری ماشین را برای بهبود و سرعت بخشیدن به این فرآیند به کار ببرند.
Zare رویکردهای هوش مصنوعی را برای پردازش خودکار و درک تصاویر Minirhizotron توسعه خواهد داد. Koppal سیستمهای تصویربرداری فراطیفی مبتنی بر بینایی رایانهای جدیدی را توسعه خواهد داد تا اطلاعات بیشتری در مورد ریشهها و خاک اطراف آنها نسبت به سیستمهای مینی هیزوترون کنونی به دست آورد.
این پروژه تنها نمونه ای از چگونگی استفاده محققان UF از هوش مصنوعی برای پیشرفت بخش کشاورزی فلوریدا است. به عنوان بخشی از این مطالعه، زارع گفت که محققان از ابررایانه HiPerGator 3.0 برای آزمایش الگوریتم هایی که برای تجزیه و تحلیل داده های مینی هیزوترون ها توسعه می دهند، استفاده خواهند کرد. HiPerGator 3.0 بخشی از مشارکت 70 میلیون دلاری بین انویدیا و UF است و منجر به تعداد بیشتری از این پروژه های تحقیقاتی مبتنی بر هوش مصنوعی در سراسر دانشگاه خواهد شد.
مجموعه دادههای Minirhizotron بسیار بزرگ هستند، نیاز به پردازش تصویر زیادی دارند و با توجه به دیافراگمهای کوچک درگیر، مملو از تغییرات اندازهگیری فوقالعاده هستند. رولند میگوید همه این مشکلات برای رویکردهای یادگیری ماشینی قابل قبول هستند. ما معتقدیم که الگوریتمهای فعلی در دست توسعه با همکاری ما، قادر خواهند بود بخشهای قابل توجهی از جمعآوری دادهها را از دادههای مینی هیزوترون خودکار و تسریع کنند.»
در پناه مرکبات
Minirhizotrons داده ها را از گیاهان قهوه در حال رشد در واحد تحقیقات و آموزش علوم گیاهی UF/IFAS جمع آوری خواهد کرد، جایی که محققان قهوه را در کنار درختان مرکبات موجود کاشته اند.
قهوه به سرما بسیار حساس است، بنابراین فکر ما این بود که سعی کنیم آن را با درخت دیگری رشد دهیم که بتواند آن را پناه دهد. رولند گفت: علاوه بر این، باغ مرکبات دارای سیستمهای محافظت در برابر یخ زدگی است که میتواند از قهوه نیز محافظت کند.
به گفته آنها، در حالی که محققان در حال حاضر به دلایل عملی قهوه را در کنار مرکبات پرورش می دهند، این ترکیب می تواند روزی از نظر اقتصادی سودمند باشد.
همانطور که بیشتر در مورد آن فکر میکردیم، میتوانیم ترکیب مرکبات و قهوه را به عنوان یک سیستم کشت احتمالی در فلوریدا نیز بررسی کنیم - شاید گزینهای در آینده که پرورش دهندگان مرکبات ممکن است در نظر بگیرند. ویلسون گفت: این یک راه دور است - سوالات و تدارکات متفاوتی باید حل شود - اما قطعا ارزش کاوش را دارد.
محققان علاوه بر بررسی نحوه عملکرد ریشههای قهوهشان، در مورد طعم قهوهای که در فلوریدا رشد میکنند نیز کنجکاو هستند. آنها در حال برنامه ریزی برای برشته کردن و دم کردن یک دسته آزمایشی هستند.
«گروه تحقیقاتی ما یک دستگاه برشتهکننده قهوه با دقت میکروبچ دریافت کرده است. رولند گفت: ما مشتاقیم که روشهای مختلف برشته کردن دانههای قهوهای را که تولید میکنیم امتحان کنیم.
برای کسب اطلاعات بیشتر:
UF/IFAS
www.ifas.ufl.edu