Verkefni, allt frá vélmenni í sundi í jarðvegi sem getur skynjað aðstæður á rótarsvæðinu í rauntíma til reiknilíköna sem geta spáð fyrir um skemmdir á framleiðslu sem fengu fræfé frá Cornell frumkvæði fyrir stafrænan landbúnaðnýr nýsköpunarsjóður rannsókna.
Átta þverfagleg teymi vísindamanna - frá Landbúnaðar- og lífvísindaskólanum, Verkfræði-, tölvu- og upplýsingavísindaskólanum, Cornell Tech og Veterinary College (CVM) - munu hljóta þriggja ára verðlaun allt að $225,000. Til að sækja um þurftu teymi að innihalda Cornell kennara frá að minnsta kosti tveimur framhaldsskólum, til að tryggja samstarf milli háskólasvæða.
„Þessi rannsóknarverkefni tákna spennandi möguleika stafrænna tækja, svo sem reiknilíkana, vélfærakerfa, gervigreindar og „internets hlutanna“, til að umbreyta landbúnaði í hverju skrefi matvælaframleiðsluferlisins,“ sagði Susan McCouch, Barbara McClintock prófessor í plönturækt og erfðafræði og forstöðumaður Cornell Initiative for Digital Agriculture (CIDA). „Þverfaglegt samstarf eins og þetta mun ýta á landamæri vísinda til að auka framleiðni og sjálfbærni landbúnaðar og til að ýta undir uppgötvun og hagnýtar nýjungar.
Þverfaglegur hópur sem samanstendur af nærri þremur tugum kennara, undir formennsku Renata Ivanek, dósents í deild lýðlækninga og greiningarvísinda í CVM, valdi verkefnin átta úr 31 tillögu. Styrkur til verðlaunanna kemur frá CIDA Research Innovation Fund og US Department of Agriculture Hatch Act program.
Verkefnin:
Að bæta uppskeru jarðarbera með innfæddum frævum og vélfærafræði: Kirstin Petersen, lektor í rafmagns- og tölvuverkfræði; og Scott McArt, lektor í skordýrafræði. Vinna þeirra mun samþætta sjálfvirkt eftirlit með villtum og stýrðum frævum og vélfærafrævun, sem leggur grunn að líffræðilegu blendingskerfi sem getur fylgst með, spáð fyrir um og bætt uppskeru. Rannsakendur munu þróa endingargóðar skordýramyndavélargildrur með litlum krafti, nota dróna til hraðrar krossfrævunar og búa til vaxtarlíkön sem hægt er að miðla til bónda í gegnum netapp.
Ný jarðvegsvélfærafræði og skynjun fyrir svipgerð jarðvegsrótar á skilvirkni vatnsnotkunar: Taryn Bauerle, dósent við School of Integrative Plant Science (SIPS); Robert Shepherd, dósent í Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE); Mike Gore, Liberty Hyde Bailey prófessor og dósent í sameindaræktun og erfðafræði í SIPS; Johannes Lehmann, prófessor í jarðvegs- og ræktunarvísindum í SIPS; og Abraham Stroock, forstöðumaður William C. Hooey og Gordon L. Dibble, prófessor í efna- og lífsameindaverkfræði. Til að fá aðgang að rauntímaupplýsingum um framboð og flæði vatns í jarðveginum í kringum plönturætur munu vísindamennirnir þróa skynjunarstefnu og jarðvegssundvélmenni til að kanna rótarsvæðið hálfsjálfstætt.
Örveruupplýst reiknilíkön og ákvarðanastuðningsverkfæri til að spá fyrir um skemmdir á ferskum afurðum: spínat sem fyrirmyndarkerfi: Martin Wiedmann, Gellert fjölskylduprófessor í matvælaöryggi; og Ivanek. Rannsakendur munu þróa reiknilíkan af samskiptum örvera og truflanir við vinnslu, flutning og smásölu til að spá fyrir um geymsluþol fersks spínats.
Hröðun og sjálfvirk streitugreining í eplagörðum: Awais Khan, dósent í SIPS við Cornell AgriTech; Serge Belongie, prófessor í tölvunarfræði við Cornell Tech; og Noah Snavely, dósent í tölvunarfræði við Cornell Tech. Með því að sameina sérfræðiþekkingu í meinafræði plantna, svipgerð og tölvusjón, mun teymið búa til gagnasöfn um sjúkdóma með sérfræðingum fyrir epli, leiða alþjóðlega áskorunarsamkeppni til að finna nýjar lausnir fyrir flokkun og magngreiningu sjúkdóma, þróa tölvusjónlíkön til að greina nákvæmlega á milli einkenna margra sjúkdóma og þróa notendavæn forrit til að styðja við epliræktendur.
Kolefnisræktun: Sameinar vélagreind, stór gögn og ferlilíkön til að styðja við þennan vaxandi geira: Lehmann og Fengqi You, Roxanne E. og Michael J. Zak prófessor í orkukerfaverkfræði við Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering. Þetta verkefni miðar að því að bæta nákvæma spá um lífrænt kolefni í jarðvegi með því að sameina jarðvegsferlislíkön með vélanámi, djúpnámi og stórum gögnum til að skapa vettvang til að knýja fram gagnreynda stefnu og fjárfestingar í jarðvegsheilbrigði og mildun loftslagsbreytinga.
Virknimiðaður svipgerðavettvangur með mikilli upplausn til að draga ályktun erfðafræði-virkni sambönd í rhizomicrobiome til að stuðla að nýtingu næringarefna plantna: April Gu, prófessor í byggingar- og umhverfisverkfræði; Jenny Kao-Kniffin, dósent í SIPS; og Kilian Weinberger, dósent í tölvunarfræði. Rannsakendur munu þróa nýstárlegan svipgerða-arfgerðartæknivettvang sem gerir þeim kleift að byggja upp heimsklassa landbúnaðarsvipgerðaraðstöðu í Cornell, til að uppgötva og kynna nýjar örverur sem eru gagnlegar fyrir ræktun.
Stærðanlegir stafrænir skynjarar himins og jarðvegs: Internet af hlutunum til að bæta veðurspár á bænum um mikinn hita, þurrka og úrkomu: Toby Ault, lektor í jarð- og andrúmsloftsvísindum; og Max Zhang, dósent í MAE. Með því að nota núverandi þráðlaust internet, munu vísindamennirnir fylgjast með og spá fyrir um helstu breytur til að spá fyrir um öfgaveður á ríki, sýslu og bæjum til að veita matvælaframleiðendum verkfærakistu til að spá fyrir um hættur.
Þróun forspárlíkana til að greina nákvæmlega undirklíníska og klíníska júgurbólgu í mjólkurkúm sem mjólkaðar eru með sjálfvirkum mjaltakerfum: Rick Watters, eldri framlengingarfélagi í CVM og forstöðumaður Quality Milk Production Services Western Laboratory; og Kristan Reed, lektor í dýrafræði. Með því að nota gögn eins og mjólkuruppskeru, mjaltatíma og tíma milli mjaltaheimsókna munu rannsakendur þróa reiknirit til að spá fyrir um júgurbólgu í mjólkurkúm.
- Melanie Lefkowitz, Cornell University
Verkefni, allt frá jarðvegssundi vélmenni sem getur skynjað aðstæður á rótarsvæðinu í rauntíma til reiknilíköna sem geta spáð fyrir um skemmdir á framleiðslu fengu fræfé frá nýjum nýsköpunarsjóði Cornell Initiative for Digital Agriculture. Að ofan, dróni á Musgrave Research Farm, fluttur á vettvang af nemendum í rannsóknarstofu prófessors Micheal Gore. Mynd: Allison Usavage