科学者たちは3Dプリントされたテンサイに取り組んでいる：植物の表現型解析のための新しいツール

ドイツの科学者たちはレーザースキャンを使用してテンサイの3Dプリントモデルを生成し、AI支援による作物パイプラインの改善に向けた一歩を踏み出しました。

△研究のタイトルは「3Dプリント植物モデルにより、正確で信頼性の高い3D植物表現型解析が可能に」（ポータル）
2024年6月26日、Antarctic Bearは、ドイツのゲッティンゲンビート研究所の科学者がボン大学と共同で、表現型分析の精度と信頼性を向上させる3Dプリント植物モデルを開発したことを知りました。農業表現型解析では、植物を観察して分析し、特定の環境で植物がどのように行動するかを予測します。このプロセスは、植物の遺伝情報と環境との相互作用を反映しており、植栽を最適化するために最良の特性を持つ植物を特定するために重要です。

△（A）温室および（B）圃場試験用のテンサイの3Dプリント参照モデル
科学研究のための3Dプリント作物

これまで、表現型解析は手作業による測定に依存していましたが、これは面倒で作物に負担をかける作業でした。しかし、さまざまなテクノロジーの出現により、このプロセスは自動化されました。センサー、スペクトルカメラ、人工知能は現在、表現型解析によく使用されています。現在、これらのツールは、作物の収穫量と効率をさらに向上させるためのパラダイムとして、3D プリントされたテンサイのモデルと組み合わせられます。

モデルの参照データは、温室条件下での実際のテンサイ植物から取得されました。 LiDAR スキャナーを使用して 12 の角度から 3D データを取得し、正確なポイントクラウドを作成します。このデータは、FDM プリンターで印刷される 3D ファイルを作成するために使用されます。現在の研究はある程度単純ではあるものの、3次元モデルの利点は大きい。

△ (A) オンサイトロボット表現型解析プラットフォーム（B）2台のレーザーラインスキャナ（LMI Gocator 2490）と（C）20台のDSLMカメラ（Nikon Z7）を装備）
まず、作物の予測が改善されます。農業では、作物の状態に関する完全な情報を得るために、葉の大きさ、果実の品質、葉の傾斜角度、形状などのデータをデジタル化するセンサーが必要です。このデータを取得した後、人工知能の助けを借りて特定のソフトウェアを使用して完全なレポートと予測モデルが生成されます。こうすることで、農家は適切なタイミングで介入できるようになります。しかし、そのような予測を行うには、システムは「モデル」植物が何であるかを参照する必要があり、ここで 3D プリントモデルが役立ちます。

△3Dプリントビートモデル実際、植物の物理モデルは、以前の単純なデジタルデータと比較して、結果をより正確にするのに役立ちます。「3D植物表現型の分野では、使用されたセンサーシステム、コンピューターアルゴリズム、および取得された形態学的パラメータを参照することは困難ですが、非常に重要な作業です」と、この研究の主著者であるJonas Bömer氏は説明します。「再現可能な参照モデルを生成するために3Dプリントを使用することで、客観的で正確な標準化された参照方法を開発するための新しい道が開かれ、科学的研究と実際の植物育種の取り組みの両方にメリットをもたらすことができます。」

この研究の原理はテンサイに限定されません。人工知能、センサー技術、3D プリントの組み合わせをあらゆる植物に適用して、作物をより適切に監視することができます。科学者たちは、この研究全体が公開されており、他の研究室や関心のある団体に異なるモデルの実装を呼びかけている。

最後に、農業技術は常に進歩しています。近年、ドローン、農業ロボット、スキャナー、精密シードドリル、人工知能などのツールの使用が大幅に増加しています。これらの革新的な技術は、主に作物の収穫量を増加させ、賢明な管理方法を促進しました。この研究は、

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