人工智能和纳米技术可以帮助应对威胁全球粮食安全的挑战

根据一项新的研究,“精准农业”可以为威胁全球粮食安全的挑战提供一个实际的解决方案。精准农业是一种农民对作物生长实时变化做出反应的技术u唱人工智能(AI)和纳米技术。

人工智能和纳米技术可以帮助应对威胁全球粮食安全的挑战
“精准农业”可以为威胁全球粮食安全的挑战提供一个切实可行的解决方案。图片来源:伯明翰大学。

人口增长、气候变化、土壤质量下降以及生物燃料生产对土地的竞争性需求,意味着养活全球人口越来越困难。

根据联合国的数据,到2030年,大约8.4亿人将受到饥饿的影响。但科学家们现在已经提出了一个将纳米技术和智能农业与人工智能和机器学习能力结合起来的路线图,预计将减少这一数字。

一个国际研究团队,由伯明翰大学该公司建议采取以下步骤,以安全、负责任和可持续的方式利用人工智能技术开发纳米材料的能力。研究结果最近发表在《科学》杂志上自然植物日报》。

  • 解释纳米材料在农业环境中的长期命运——纳米材料与土壤、根和叶子相互作用的方式
  • 评价纳米材料在农业生态系统中的长期生命周期效应,如重复使用纳米材料对土壤的影响
  • 采用系统层面的纳米农业策略——利用作物产量、土壤质量和养分利用效率(NUE)的现有数据来估计纳米材料在环境中的行为
  • 使用机器学习和人工智能识别重要特性,将调节纳米材料在农业环境中的行为

目前估计有近6.9亿人处于饥饿状态,几乎占全球人口的9%。为解决这一问题找到可持续的农业解决方案,需要我们采取大胆的新方法,整合材料科学和信息学等不同领域的知识。利用纳米技术和人工智能的精准农业为可持续粮食生产提供了令人兴奋的机会

isult Lynch,研究合著者,伯明翰大学环境纳米科学教授

林奇教授补充道:我们可以将现有的养分循环和作物生产力模型与纳米信息学方法联系起来,以帮助作物和土壤更好地发挥作用——安全、可持续和负责任.”

农业科技创新的驱动力是,在保持土壤健康和保护环境质量的同时,用不断减少的耕地面积养活不断增长的世界人口。

农业集约化导致了全球极差的氮肥利用效率,对环境质量构成了严重威胁,因为大量营养物质流失到空气和水中——全球近11%的温室气体排放来自农业,使地球变暖。

另一个主要问题是一氧化二氮的排放,这种“笑气”是由土地过量施氮造成的。这种气体造成全球变暖的威力是二氧化碳的300倍。农业部门对大气中一氧化二氮的人为排放约占70%。

纳米肥料有针对性地提高作物肥力、提高氮肥利用率和减少一氧化二氮排放的能力。这些措施有助于实现英国气候变化法案规定的到2050年温室气体净零排放的目标。

研究人员包括来自希腊瓦里的希腊军事学院和塞浦路斯尼科西亚的Novamechanics有限公司的专家。他们观察到纳米技术在四个主要方面有很好的潜力来改善农业:

  • 改善植物恢复力和土壤健康
  • 提高生产率和作物产量
  • 提高肥料等资源的使用效率,减少污染
  • 开发智能传感器植物,提醒农民环境压力

包括人工智能和机器学习在内的计算方法将在推动纳米农业的发展方面发挥关键作用。这类方法已经开始获得监管机构对纳米材料安全性评估的认可,允许开发用于消费品和医药的安全设计纳米材料

张鹏博士,研究合著者和玛丽Skłodowska-Curie研究研究员,伯明翰大学

张博士进一步补充道:将人工智能和纳米技术集成到精准农业将发挥至关重要的作用,探索纳米材料的设计参数用于化肥和农药交货以确保最小对土壤健康的影响加上最小纳米材料剩余残留物可食用组织部分——帮助确保安全和可持续农业.”

期刊引用:

张,P。.(2021年)纳米技术和人工智能使可持续和精确农业成为可能。自然植物。doi.org/10.1038/s41477 - 021 - 00946 - 6

来源:https://www.birmingham.ac.uk

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