Keine Farmen, kein Essen

Anonim

Die Landwirtschaft verbraucht mehr als 70 Prozent des jährlichen Wasserverbrauchs der Welt. Mit kleinen Farmen, die fast 80 Prozent der Nahrungsmittel für die Entwicklungsländer produzieren, ist die Gewährleistung der Qualität und Sicherheit unserer Wasserversorgung von entscheidender Bedeutung. Umweltanalysen für die Landwirtschaft sind oft auf teure und zeitaufwendige Labortests angewiesen, die weit entfernt von der Farm durchgeführt werden. Daher ist die chemische Analyse schnell veraltet und auf kleine Probenzahlen beschränkt.

Mein Team machte sich daran, einen Weg zu finden, den Testprozess zu vereinfachen und es für Kleinbauern erschwinglich zu machen, die Gesundheit ihres Bodens und Wassers zu überwachen. Unser Prototyp, das AgroPad, ermöglicht die chemische Analyse einer Boden- oder Wasserprobe in Echtzeit vor Ort mittels KI.

Also - wie geht das?

Ein Tropfen Wasser oder eine Bodenprobe wird auf das AgroPad gelegt, ein Papiergerät von der Größe einer Visitenkarte. Der Mikrofluidik-Chip in der Karte führt vor Ort eine chemische Analyse der Probe durch und liefert Ergebnisse in weniger als 10 Sekunden.

Die Kreise auf der Rückseite der Karte liefern kolorimetrische Testergebnisse. Die Farbe jedes Kreises repräsentiert die Menge einer bestimmten Chemikalie in der Probe. Mit einem Smartphone würde der Landwirt dann eine einzige Momentaufnahme des AgroPad mithilfe einer dedizierten mobilen Anwendung machen und sofort ein chemisches Testergebnis erhalten.

AgroPad: "AI am Rande"

Dieser "AI on the Edge" -Ansatz verwendet Machine-Learning- und Machine-Vision-Algorithmen, um die gemessene Farbzusammensetzung und -intensität in Chemikalienkonzentrationen in der Probe zu übersetzen, wodurch sie zuverlässiger ist als Tests, die allein auf menschlichem Sehen basieren. Testdaten können gleichzeitig auf eine Cloud-Computing-Plattform gestreamt und mit einem digitalen Tag versehen werden, der Zeit, Ort und Ergebnisse der chemischen Analyse eindeutig identifiziert. Die Cloud-Plattform ermöglicht die Verwaltung und Integration von Millionen von Einzeltests, die zu verschiedenen Zeiten und an verschiedenen Orten durchgeführt werden. Dies ist ein wichtiges Merkmal, um beispielsweise die Veränderung der Düngemittelkonzentration in einer bestimmten Region während des ganzen Jahres zu überwachen.

Wir verfügen derzeit über eine Prototyp-Lösung mit fünf Parametern für die Messung von Boden und Wasser, die pH-Wert, Stickstoffdioxid, Aluminium, Magnesium und Chlor misst. Wir erweitern ständig die Bibliothek chemischer Indikatoren, die für den Einsatz zur Verfügung stehen. Jedes AgroPad kann individuell auf die Bedürfnisse des einzelnen Benutzers abgestimmt werden.

Da die papierbasierten Tests von Laien zuverlässig durchgeführt werden können, wird die öffentliche Datenerfassung mit sofortiger Digitalisierung in der chemischen Sensorik zu einer echten Möglichkeit. Neben der kostengünstigen Massenproduktion des papierbasierten Geräts und der großflächigen Bereitstellung durch mobile und Cloud-Technologien könnte der explorative Prototyp die digitale Landwirtschaft und Umwelttests revolutionieren.

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