AI ma pomóc rolnikom odczytywać elektryczne sygnały roślin

Rośliny nie mają mózgu ani języka w ludzkim znaczeniu, ale reagują na świat za pomocą sygnałów elektrycznych. Startup Electric Plant chce wykorzystać te sygnały do budowy systemu, który podpowie rolnikom, kiedy roślinom brakuje wody, światła albo składników odżywczych.

Firma, założona przez Justina Masta i neurobiologa Lee von Krausa, przez ostatnie trzy lata zbierała dane do modelu Bombadil. Według informacji przekazanych TechCrunch system analizuje subtelne zmiany potencjału elektrycznego w łodygach i potrafi interpretować sygnały z około 125 gatunków. Założyciele mówią o „słuchaniu” roślin, ale chodzi o rozpoznawanie wzorców w danych biologicznych, a nie o tłumaczenie zdań.

Jak działają czujniki Electric Plant

Czujniki startupu mają być mniej więcej wielkości telefonu złożonego wzdłuż. Mocuje się je do rośliny za pomocą nierdzewnych śrub, które sięgają kambium, czyli warstwy żywej tkanki znajdującej się tuż pod korą. Zmiany mierzone w skali mikrowoltów trafiają przez energooszczędną sieć bezprzewodową do stacji bazowej, a następnie do chmury, gdzie interpretuje je Bombadil.

Według Masta do monitorowania akra wystarczą dwa czujniki. Wynik może pomóc ustalić harmonogram podlewania lub nawożenia. Szef Electric Plant twierdzi, że takie podejście może zwiększyć plony i jednocześnie ograniczyć zużycie wody o co najmniej 20 procent. To deklaracja firmy, a nie niezależnie potwierdzony rezultat badań.

To nie jest nowy pomysł w biologii roślin

Same sygnały elektryczne nie są odkryciem startupu. Przeglądy naukowe opisują potencjały czynnościowe, potencjały zmienności i inne sygnały, które mogą przemieszczać się na duże odległości w organizmie rośliny. Są związane między innymi z reakcjami na światło, temperaturę, uszkodzenia i suszę. Badania wskazują też na ich powiązanie z falami wapniowymi oraz reaktywnymi formami tlenu.

Nowość Electric Plant ma polegać na połączeniu pomiarów z wielu gatunków z modelem uczenia maszynowego. W praktyce najtrudniejsze będzie sprawdzenie, czy wzorzec elektryczny rzeczywiście pozwala odróżnić brak wody od innych stresów oraz czy model działa równie dobrze poza kontrolowanym środowiskiem. To ważne, bo rośliny reagują jednocześnie na wiele zmiennych.

Finansowanie i możliwe zastosowania

Electric Plant pozyskał 11,2 mln dolarów w rundzie zalążkowej prowadzonej przez Onto Ventures i Climactic. W rundzie uczestniczyli także Ponderosa, Endeavor Catalyst, Ludlow, Michigan Rise, The Fund, Schox VC i Dug Song. Firma nie ujawniła swoich pierwszych klientów, ale technologia jest kierowana przede wszystkim do rolnictwa i leśnictwa.

Jeśli pomiary okażą się wystarczająco stabilne, podobny system mógłby uzupełnić sondy glebowe, spektroskopy i zdjęcia satelitarne. Nie zastąpi jednak od razu tych narzędzi. Elektryczny sygnał pokazuje reakcję żywej rośliny, lecz jego interpretacja nadal zależy od gatunku, warunków i jakości danych treningowych.

Źródła

• TechCrunch: informacje o Electric Plant, modelu Bombadil i finansowaniu
• Annual Review of Plant Biology: przegląd długodystansowego przewodzenia sygnałów elektrycznych i wapniowych
• PubMed: przegląd sygnałów elektrycznych roślin w odpowiedzi na stres środowiskowy