農(nóng)作物疾病是饑荒的主要原因之一，但是傳統(tǒng)的方法主要是通過視覺觀察植物的葉片等進(jìn)行判斷，當(dāng)然現(xiàn)今的科技使得我們能夠在實驗室環(huán)境對植物進(jìn)行顯微鏡微觀成像，甚至對他們進(jìn)行DNA測序等深度分析，但是在研究病蟲害的一線，我們?nèi)匀恍枰ㄟ^眼鏡直接去進(jìn)行判斷，而這些奮戰(zhàn)在抗擊農(nóng)作物病蟲害一線的就是我們的農(nóng)民伯伯了。
為了解決這種診斷的問題，來自EPFL的研究者和賓大最近合作，收集了50000張被感染了疾病和正常的農(nóng)作物葉子圖片。這些訓(xùn)練樣本集將作為機(jī)器學(xué)習(xí)的輸入，他們將根據(jù)相關(guān)的邏輯構(gòu)建樹葉圖片特征和病害標(biāo)記標(biāo)簽建立相關(guān)的學(xué)習(xí)算法，形成一套自動的農(nóng)作物病蟲害診斷軟件。最終，他們會將這些工作轉(zhuǎn)化為一個成型的手機(jī)軟件，送給農(nóng)民伯伯們，作為抗擊病蟲害的武器!
全世界都依賴穩(wěn)定的糧食供應(yīng)，我們是農(nóng)業(yè)大國，都還需要跟泰國進(jìn)行高鐵換大米，轉(zhuǎn)基因是一種解決方案，但是我們需要多元化的途徑去應(yīng)對不斷膨脹的全球人口問題，以及這些嘴要吃飯的問題，保證糧食的安全就是保證大家的安全。每年都有大量的莊稼因為得不到及時的診斷和治療使得收成減少，在不發(fā)達(dá)國家造成饑荒也是很正常的。我們所面臨的調(diào)整就在于如何保證在病蟲害的挑戰(zhàn)下，保證糧食盡可能少的受到損失。
在1845-1847年發(fā)生的馬鈴薯饑荒就使得愛爾蘭1萬人死于饑餓，往近處說咱們還有3年自然災(zāi)害，現(xiàn)在隆平高科的種子也不斷爆出抗疾病能力太差。而最近聯(lián)合國糧食農(nóng)業(yè)部的調(diào)查也顯示目前的作物病蟲害每年導(dǎo)致糧食產(chǎn)量下降40%之多。
EPFL的Marcel Salathé和賓大的David Hughes希望通過現(xiàn)在普及率很高的手機(jī)作為一線農(nóng)民抵抗病蟲害的武器。他們公布的開源數(shù)據(jù)包含50000張受到病蟲害感染的作物葉片圖像。
這一舉措背后的想法是通過一些軟件開發(fā)人員通過這些原材料構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)算法。而機(jī)器學(xué)習(xí)的一般想法就是通過給的數(shù)據(jù)以及標(biāo)記的結(jié)果去構(gòu)建一套分類系統(tǒng)，在具備大量學(xué)習(xí)素材的情況下去訓(xùn)練算法(SVM、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等)。雖然這些方法以及被廣泛的應(yīng)用于我們的日常生活，比如手機(jī)的指紋解鎖，siri的語音識別、人臉識別等等，但是我們還很少將他們直接的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)上。
Salathé他們希望通過計算機(jī)科學(xué)中的識別和診斷算法來幫助檢測農(nóng)作物的疾病。最終的算法將十分精準(zhǔn)，然后他們會封裝成手機(jī)app，這樣能夠讓農(nóng)民們在日常耕作時實時的對自己的作物進(jìn)行診斷，并提供合理的治療方案。
這兩位科學(xué)家還建立了自己的網(wǎng)站，這個網(wǎng)站也是世界上最大的主題是植物疾病相關(guān)的科學(xué)知識網(wǎng)站，和相關(guān)書籍的免費(fèi)圖書館。目前匯集了154種不同植物和超過1800多種疾病，相關(guān)的數(shù)據(jù)還在不停的增長中。作為一個在線的圖書館，他們希望自己的網(wǎng)站在將來能為世界范圍內(nèi)的用戶提供一個能夠解決他們需要的關(guān)于植物疾病信息的查詢網(wǎng)站。如果我們能夠讓手機(jī)完成基本的和大部分的診斷工作，我們就能釋放更多的時間去解決別的難題。
不過手機(jī)診斷系統(tǒng)還在下一步的計劃中，利用智能手機(jī)的攝像頭成像并判斷植物的疾病種類，這將十分方便和快捷。手機(jī)的妙處在于，就目前而言，Burkina Faso這邊的小農(nóng)場主們都有自己的智能手機(jī)，而有些機(jī)構(gòu)預(yù)測2019年全球的手機(jī)擁有量將達(dá)到50億部，到那個時候，智能設(shè)備可能真的能夠改變我們食物的生長方式。
目前的瓶頸在于訓(xùn)練算法的好壞，首先要能夠識別作物是否生病了。雖然目前的手機(jī)普及率很高，但是我們?nèi)匀蝗狈ο嚓P(guān)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。
我們希望通過公開已有的數(shù)據(jù)集，來吸引更多的參與者加入到我們的研究領(lǐng)域來。我們一方面鼓勵更多的研究者收集并分享自己所整理的數(shù)據(jù)，同時我們還希望大家能夠在算法上進(jìn)行優(yōu)化。
在將來，我們將結(jié)合專業(yè)知識，并在世界范圍內(nèi)舉辦在線競賽的形式吸引世界范圍內(nèi)的研究人員，我們的數(shù)據(jù)庫會越來越豐富，而我們的算法也會越來越優(yōu)良。
這是一場令人興奮的冒險，互聯(lián)網(wǎng)移動平臺已經(jīng)從很多方面改變了我們的生活。我們希望通過在線比賽和眾包的形式來改變?nèi)祟惿鐣幕?-我們的農(nóng)作物。
更多病蟲害資訊，請關(guān)注農(nóng)藥網(wǎng)(www.nongyao168.com)
