Нанотехнологии и искусственный интеллект могут стать ключом к решению глобальной проблемы продовольственной безопасности

Изменение климата, рост населения, конкурирующий спрос на землю для производства биотоплива и ухудшение качества почвы означают, что накормить население мира становится все труднее.
По оценкам Организации Объединенных Наций (ООН), к 2030 году от голода пострадают 840 миллионов человек, но исследователи разработали дорожную карту, объединяющую интеллектуальное сельское хозяйство и сельское хозяйство с использованием нано-технологий с возможностями искусственного интеллекта и машинного обучения, которые могут помочь сократить это число.

Публикуя свои результаты сегодня в журнале Nature Plants, международная группа исследователей под руководством Университета Бирмингема излагает следующие шаги, необходимые для использования ИИ для безопасного, устойчивого и ответственного использования возможностей наноматериалов:
Понять долгосрочную судьбу наноматериалов в сельскохозяйственной среде – как наноматериалы могут взаимодействовать с корнями, листьями и почвой;
Оценить долгосрочное влияние наноматериалов на сельскохозяйственную экосистему в течение жизненного цикла, например, как повторное применение наноматериалов повлияет на почвы;
Использовать системный подход к сельскому хозяйству с использованием наночастиц – использовать существующие данные о качестве почвы, урожайности и эффективности использования питательных веществ (NUE), чтобы предсказать, как наноматериалы будут вести себя в окружающей среде; а также

Использование ИИ и машинного обучения для определения ключевых свойств, которые будут контролировать поведение наноматериалов в сельскохозяйственных условиях.
Соавтор исследования Изолт Линч, профессор экологических нанонаук в Университете Бирмингема, прокомментировала: «Текущие оценки показывают, что почти 690 миллионов человек голодают – почти девять процентов населения планеты. Поиск устойчивых сельскохозяйственных решений этой проблемы требует от нас применения новых смелых подходов и интеграции знаний из различных областей, таких как материаловедение и информатика.
"Точное земледелие с использованием нанотехнологий и искусственного интеллекта открывает захватывающие возможности для устойчивого производства продуктов питания.

Мы можем связать существующие модели круговорота питательных веществ и продуктивности сельскохозяйственных культур с наноинформатическими подходами, чтобы помочь урожаю и почве работать лучше – безопасно, устойчиво и ответственно."
Основной движущей силой инноваций в агротехнике является необходимость накормить растущее население Земли за счет уменьшения площади сельскохозяйственных угодий, сохраняя при этом здоровье почвы и защищая качество окружающей среды.

Интенсификация сельского хозяйства привела к крайне низкому глобальному ЭИА, что представляет серьезную угрозу для качества окружающей среды, поскольку большое количество питательных веществ теряется с водой и воздухом, что приводит к потеплению планеты, при этом почти 11% глобальных выбросов парниковых газов приходится на сельское хозяйство.

Особое беспокойство вызывает выброс закиси азота «веселящий газ» в результате чрезмерного внесения азотных удобрений в почву, который в 300 раз сильнее углекислого газа вызывает глобальное потепление. Около 70% выбросов закиси азота из антропогенных источников в атмосферу приходится на сельскохозяйственный сектор.

Наноудобрения обладают потенциалом для повышения плодородия сельскохозяйственных культур, повышения ЭИА и сокращения выбросов закиси азота, что, таким образом, может помочь поддержать чистые нулевые выбросы парниковых газов к 2050 году в соответствии с целевыми показателями Закона Великобритании об изменении климата.
Исследовательская группа, в которую входят специалисты Греческой военной академии в Вари, Греция, и Novamechanics Ltd в Никосии, Кипр, отмечает, что нанотехнологии обладают огромным потенциалом для улучшения сельского хозяйства по четырем ключевым направлениям:
Повышение темпов производства и урожайности;

Повышение здоровья почвы и устойчивости растений;
Повышение эффективности использования ресурсов, таких как удобрения, и сокращение загрязнения; а также
Разработка умных сенсорных заводов, которые могут предупреждать фермеров об экологических стрессах.
Соавтор доктор Пэн Чжан, научный сотрудник Марии Скодовской-Кюри из Университета Бирмингема, прокомментировал: «Вычислительные подходы, включая искусственный интеллект и машинное обучение, будут играть решающую роль в обеспечении прогресса сельского хозяйства с использованием нанотехнологий.

Такие подходы уже начинают получать одобрение регулирующих органов для оценки безопасности наноматериалов, что позволяет разрабатывать безопасные в силу конструкции наноматериалы для потребительских товаров и медицины.
«Интеграция ИИ и нанотехнологий в точное земледелие сыграет жизненно важную роль в исследовании параметров конструкции наноматериалов для использования в доставке удобрений и пестицидов, чтобы обеспечить минимальное воздействие на здоровье почвы в сочетании с минимальными остатками наноматериалов, остающимися в частях съедобной ткани, что помогает гарантировать безопасное и устойчивое сельское хозяйство."

3 комментария к “Нанотехнологии и искусственный интеллект могут стать ключом к решению глобальной проблемы продовольственной безопасности”

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *