Вологодский научный центр Российской академии наук
RuEn

Сверточные нейронные сети в сельском хозяйстве и АПК

В лаборатории интеллектуальных и программно-информационных систем Вологодского научного центра РАН под руководством зав. лабораторией В.А. Ригина проводятся исследования применения и использования технологий искусственного интеллекта. Научный сотрудник лаборатории А.Д. Алферьев в своей публикации представил обзор современных достижений компьютерного зрения в сельскохозяйственной отрасли и наиболее распространенного в нем инструмента – сверточных нейронных сетей.

Технологии искусственного интеллекта стали неотъемлемой частью жизни современного общества. Автоматизация различного рода унифицированной, а где-то уже и творческой деятельности стала одним из главных трендов современного мира. Использование новоявленного инструмента не обошло стороной и сектор сельского хозяйства с агропромышленным комплексом. Посадка и сбор урожая все больше и больше осуществляются за счет сельскохозяйственной роботизированной техники. Мониторинг скота и растительных культур базируется на видеонаблюдении, при котором отснятая информация тут же направляется в информационно-аналитические центры, где производятся вычислительные процедуры и на основании полученных данных выдаются прогноз и рекомендации по устранению выявленных потенциальных проблем. Оценка земель и ландшафтов производится за счет фотосъемки, при которой полученные изображения обрабатываются современными алгоритмами идентификации и распознавания образов.

Даже с помощью этих немногочисленных примеров можно увидеть, что крупная часть современных данных представлена графическими изображениями. Это обуславливает прямое использование инструментов машинного компьютерного зрения. Публикация Д.А. Алферьева посвящена общим особенностям цифрового анализа графических изображений; теории сверточных искусственных нейронных сетей (ИНС) и имеющейся практике реализации сверточных ИНС в сельском хозяйстве.

Подводя итог исследованию, автор отмечает:

  • в настоящий момент существуют успешно реализованные проекты компьютерного зрения, базирующиеся на технологиях ИНС, которые показали значительную эффективность по отношению к методам и инструментам, использовавшимся до этого для решения подобных задач. Более того, рассмотренные примеры являются узкопрофильными, но могут быть применены к другим аналогичным объектам исследования;
  • сверточные нейронные сети являются лишь одним из вариантов разработанных учеными топологий ИНС; прежде всего они предназначены для обработки графических объектов, но могут быть использованы и с другими архитектурами, что значительно расширяет функционал данного инструмента и открывает перед исследователями возможность реализации задач, косвенно связанных с изображениями (прогнозирование динамики, классификация, оптимизация);
  • рассмотренный инструмент широкого применения в сельскохозяйственном секторе еще нашел, что делает эту нишу свободной для специалистов АПК и востребованной из-за всеобщей цифровизации различных процессов и явлений человеческой жизнедеятельности.

Проведенный обзор достижений компьютерного зрения в сельскохозяйственной отрасли и наиболее распространенной в ней в настоящий момент топологии сверточных нейронных сетей позволит специалистам сельскохозяйственного направления первого уровня − агрономам, зоотехникам, технологам − ознакомиться с современными достижениями в области искусственного интеллекта, что в свою очередь даст им возможность сформировать направления своих дальнейших перспективных исследований и разработок.

Подробнее с результатами исследования можно ознакомиться.
Все сообщения