กาแฟส่วนใหญ่ของโลกปลูกในเขตร้อน อย่างไรก็ตาม สภาพภูมิอากาศที่เปลี่ยนแปลงอาจทำให้กาแฟเติบโตได้ไกลขึ้นทางเหนือ เช่น ในฟลอริดา
เพื่อทำความเข้าใจวิธีการทำงาน นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟลอริดากำลังปลูกพืชกาแฟที่หน่วยวิจัยและการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์พืช UF/IFAS ซึ่งอยู่ห่างจากวิทยาเขต UF หลักในเกนส์วิลล์ไปทางใต้ประมาณ 30 นาที
งานวิจัยชิ้นนี้ในวันหนึ่งอาจสร้างถ้วยแห่งความสุขยามเช้าที่มีต้นกำเนิดในรัฐซันไชน์
ความร่วมมือระหว่าง UF Herbert Wertheim College of Engineering และ UF/IFAS โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจาก USDA National Institute of Food and Agriculture
ภูมิอากาศ
“กาแฟเป็นพืชผลที่น่าสนใจทั่วโลกซึ่งกำลังเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ในปัจจุบัน โลกรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับรากของต้นกาแฟ สถาปัตยกรรม และหน้าที่ของต้นกาแฟภายใต้สภาวะการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ รากเป็นประเด็นสำคัญในกระบวนการนี้” โรว์แลนด์กล่าว
อย่างไรก็ตาม รากไม่ง่ายที่จะศึกษา — และไม่ใช่เพียงเพราะอยู่ใต้ดิน
“วิธีการส่วนใหญ่ในการศึกษารากที่มีชีวิตในท้ายที่สุดเกี่ยวข้องกับการทำลายรากหรือการปลูกพืชในสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการที่ประดิษฐ์ขึ้นเอง” Chris Wilson ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการเกษตรในแผนกพืชไร่และสมาชิกทีมวิจัยกาแฟกล่าว Stefan Gerber รองศาสตราจารย์ในแผนกวิทยาศาสตร์ดินและน้ำ ก็เป็นส่วนหนึ่งของทีมนี้เช่นกัน
เพื่อทำความเข้าใจว่ากาแฟเติบโตในไร่อย่างไร นักวิจัยใช้ minirhizotrons ซึ่งเป็นหลอดพลาสติกใสที่มีกล้องขนาดเล็กอยู่ภายใน อุปกรณ์เหล่านี้ถูกวางไว้ใต้พื้นดินข้างต้นไม้เพื่อบันทึกภาพรากของพวกมัน
Minirhizotrons รวบรวมข้อมูลมากมายจนต้องใช้เวลานานมากสำหรับใครบางคนในการกลั่นกรองข้อมูลทั้งหมด Rowland กล่าว
ระบบถ่ายภาพ Hyperspectral
นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์ของ UF/IFAS ร่วมมือกับ Alina Zare และ Sanjeev Koppal ในวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์เพื่อใช้ปัญญาประดิษฐ์และเทคโนโลยีการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อปรับปรุงและเร่งกระบวนการนั้นให้เร็วขึ้น
Zare จะพัฒนาแนวทางปัญญาประดิษฐ์เพื่อประมวลผลและทำความเข้าใจภาพ minirhizotron โดยอัตโนมัติ Koppal จะพัฒนาระบบสร้างภาพไฮเปอร์สเปกตรัมโดยใช้การมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์ใหม่ เพื่อเก็บข้อมูลเกี่ยวกับรากและดินที่อยู่รอบๆ พวกมันมากกว่าที่จะได้รับจากระบบ minirhizotron ในปัจจุบัน
โครงการนี้เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของวิธีที่นักวิจัยของ UF ใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อพัฒนาภาคการเกษตรของฟลอริดา เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษา Zare กล่าวว่านักวิจัยจะใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ HiPerGator 3.0 เพื่อทดสอบอัลกอริธึมที่พวกเขาพัฒนาขึ้นเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลจาก minirhizotrons HiPerGator 3.0 เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือ 70 ล้านดอลลาร์ระหว่าง Nvidia และ UF และจะนำไปสู่โครงการวิจัยที่ขับเคลื่อนด้วย AI ทั่วทั้งมหาวิทยาลัย
“ชุดข้อมูล Minirhizotron มีขนาดใหญ่มาก ต้องใช้การประมวลผลภาพจำนวนมาก และเต็มไปด้วยความแปรปรวนในการวัดอย่างมากเนื่องจากรูรับแสงขนาดเล็กที่เกี่ยวข้อง ปัญหาทั้งหมดเหล่านี้คล้อยตามแนวทางการเรียนรู้ของเครื่อง” โรว์แลนด์กล่าว “เราเชื่อว่าอัลกอริธึมปัจจุบันภายใต้การพัฒนาโดยความร่วมมือของเราจะสามารถทำให้เป็นอัตโนมัติและเร่งการรวบรวมข้อมูลส่วนสำคัญจากข้อมูล minirhizotron ได้”
ที่กำบังโดยส้ม
Minirhizotrons จะรวบรวมข้อมูลจากต้นกาแฟที่ปลูกในหน่วยวิจัยและการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์พืช UF/IFAS ซึ่งนักวิจัยได้ปลูกกาแฟไว้ข้างๆ ต้นส้มที่มีอยู่
“กาแฟไวต่อความหนาวเย็นมาก ดังนั้นความคิดของเราคือพยายามปลูกมันด้วยต้นไม้อีกต้นหนึ่งที่สามารถปกป้องมันได้ นอกจากนี้ ไร่ส้มยังติดตั้งระบบป้องกันการแช่แข็ง เพื่อให้สามารถปกป้องกาแฟได้” โรว์แลนด์กล่าว
ในขณะที่นักวิจัยกำลังปลูกกาแฟควบคู่ไปกับผลไม้รสเปรี้ยวด้วยเหตุผลเชิงปฏิบัติในขณะนี้ แต่วันหนึ่งการรวมกันอาจเป็นประโยชน์ทางเศรษฐกิจในวันหนึ่ง
“ในขณะที่เราคิดมากขึ้นเกี่ยวกับเรื่องนี้ เราสามารถสำรวจการผสมผสานของส้มและกาแฟเป็นระบบการปลูกพืชที่เป็นไปได้ในฟลอริดา – บางทีอาจเป็นทางเลือกในอนาคตที่ผู้ปลูกส้มอาจพิจารณา นี่เป็นวิธีปิด — คำถามที่แตกต่างกันและการขนส่งจะต้องได้ผล — แต่คุ้มค่าที่จะสำรวจอย่างแน่นอน” วิลสันกล่าว
นอกเหนือจากการตรวจสอบการทำงานของรากของต้นกาแฟแล้ว นักวิจัยยังอยากรู้ว่ากาแฟที่ปลูกในฟลอริดามีรสชาติอย่างไร พวกเขากำลังวางแผนที่จะคั่วและต้มชุดทดสอบ
“กลุ่มวิจัยของเราได้ซื้อเครื่องคั่วกาแฟที่มีความแม่นยำระดับไมโคร เรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้ลองใช้วิธีการคั่วแบบต่างๆ บนเมล็ดกาแฟที่เราผลิต” โรว์แลนด์กล่าว
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม:
ยูเอฟ/ไอฟาส
www.ifas.ufl.edu