Ingen gårde, ingen mad

Landbruget forbruger mere end 70 procent af verdens årlige vandforbrug. Med små gårde, der producerer næsten 80 procent af maden til udviklingslandene, Det er afgørende at sikre kvaliteten og sikkerheden af ​​vores vandforsyning. Miljøanalyser for landbruget er ofte afhængige af dyre og tidskrævende laboratorietest udført langt væk fra gården. Som resultat, kemisk analyse er hurtigt forældet og begrænset til små prøveantal.

Mit team satte sig for at finde en måde at forenkle testprocessen og gøre det overkommeligt for små landmænd at overvåge deres jords og vands sundhed. Vores prototype, AgroPad, muliggør realtid, på stedet, kemisk analyse af en jord- eller vandprøve, ved hjælp af AI.

Så – hvordan fungerer det?

En dråbe vand eller jordprøve placeres på AgroPad, som er en papirenhed på størrelse med et visitkort. Mikrofluidikchippen inde i kortet udfører en kemisk analyse af prøven på stedet, giver resultater på mindre end 10 sekunder.

Sættet af cirkler på bagsiden af ​​kortet giver kolorimetriske testresultater; farven på hver cirkel repræsenterer mængden af ​​et bestemt kemikalie i prøven. Ved hjælp af en smartphone, landmanden ville derefter tage et enkelt øjebliksbillede af AgroPad ved at bruge en dedikeret mobilapplikation og modtager straks et kemisk testresultat.

AgroPad:"AI på kanten"

Denne "AI on the edge"-computertilgang bruger maskinlæring og maskinsynsalgoritmer til at oversætte den målte farvesammensætning og intensitet til koncentrationer af kemikalier i prøven, hvilket gør det mere pålideligt end test baseret på menneskesyn alene. Testdata kan streames samtidigt til en cloud computing-platform og mærkes med et digitalt tag, der unikt identificerer tidspunktet, placering og resultater af den kemiske analyse. Cloud-platformen tillader administration og integration af millioner af individuelle test udført på forskellige tidspunkter og steder. Dette er en vigtig funktion til overvågning, for eksempel, ændringen i gødningskoncentrationen i en bestemt region i løbet af året.

Vi har i øjeblikket en fem-parameter prototypeløsning til jord- og vandtest, der måler pH, nitrogendioxid, aluminium, magnesium og klor. Vi udvider løbende biblioteket af kemiske indikatorer, der er tilgængelige for implementering; hver AgroPad kan tilpasses ud fra den enkelte brugers behov.

Da de papirbaserede tests kan udføres pålideligt af ikke-eksperter, offentlig dataindsamling med øjeblikkelig digitalisering i kemisk sensing bliver en reel mulighed. Sammen med lave omkostninger, masseproduktion af den papirbaserede enhed og implementering i stor skala gennem mobil- og cloud-teknologier, den sonderende prototype kunne revolutionere digitalt landbrug og miljøtest.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra IBM Research. Læs den originale historie her.