Искусственный интеллект и лазеры — новая альтернатива гербицидам

Учёные Рутгерского университета (США) провели первые полевые испытания системы, которая уничтожает сорняки при помощи лазеров. Разработка основана на сочетании искусственного интеллекта и точного физического воздействия без использования химикатов.

По словам профессора департамента биологии растений факультета экологии и биологических наук Тьерри Безансон, возглавляющего проект, цель эксперимента — найти безопасную альтернативу гербицидам, особенно для тех фермеров, у которых нет доступа к зарегистрированным средствам химической защиты растений.

Испытания проходили весной и летом 2024 года на полях Центрf сельскохозяйственных исследований и распространения знаний Ратгерса вблизи города Бриджтон (Нью-Джерси). Учёные использовали демонстрационную установку компании Carbon Robotics. На платформе, движущейся по полю со скоростью до 3 километров в час, установлены камеры высокого разрешения и система машинного зрения, которая различает культурные растения и сорняки. Когда алгоритм распознаёт нежелательную растительность, лазер направляет на неё короткий, но мощный импульс света, повреждающий клетки растения.

— Это чистая физика. Никаких гербицидов. Это просто световая энергия, воздействующая на сорняки, — объяснил Безансон.

По его словам, в ходе испытаний установка работала с высокой точностью, поражая даже сорняки, находившиеся в нескольких миллиметрах от молодых ростков культурных растений. При этом сами посевы не страдали, а их урожайность в некоторых случаях даже превышала показатели контрольных участков, обработанных традиционными методами.

Новая технология может оказаться особенно полезной для регионов с мелкотоварным земледелием и культурами, для которых зарегистрировано мало гербицидов.

Однако, как отмечает исследователь, у метода пока есть и ограничения: оборудование дорогостоящее — базовая установка стоит около 500 тысяч долларов США. Кроме того, лазерная обработка требует нескольких проходов по полю за сезон, особенно на влажных почвах, где сорняки быстро отрастают. Максимальная эффективность достигается при раннем воздействии — до того, как сорные растения успевают укорениться.

Команда Рутгерского университета планирует усовершенствовать систему, увеличив скорость её работы до 8 километров в час и повысив энергоэффективность лазеров. Параллельно исследователи изучают, как такая технология может быть интегрирована в существующие процессы фермерских хозяйств.

Результаты эксперимента опубликованы в научном журнале Pest Management Science.

По словам Безансона, применение лазеров открывает новый взгляд на сельское хозяйство.

— Мы используем фотоны для борьбы с сорняками. Это не просто новый инструмент — это новый подход к борьбе с сорняками, — заявил он.

Разработка, по оценке экспертов, может стать важным шагом к более устойчивому и экологичному земледелию, снижая химическую нагрузку на почвы, воду и здоровье человека. Однако до широкого внедрения потребуется доказать экономическую целесообразность и адаптировать технологию под разные типы культур и климатические условия.