الذكاء الاصطناعى يقرأ أفكار النباتات.. مختبر يحقق تقدماً في تسريع مستقبل الزراعة

تقديم عام

أطلق المختبر طريقة جديدة تعيد تشكيل تحليل بيانات التصوير الفائق الطيف للنباتات وتفتح آفاق أوسع للذكاء الاصطناعي في الزراعة.

ما هي D-CHAG؟

تعتمد D-CHAG على التجميع الهرمي الموزع عبر القنوات، وتعيد تصميم معالجة الصور لاستغلال قدرات الحوسبة الفائقة، حيث يوزع عبء العمل على وحدات معالجة رسومية، وتولّي كل وحدة جزءاً من القنوات الطيفية، ثم يجري دمج البيانات تدريجيًا عبر مراحل تجميع هرمية.

كيف تعمل التقنية؟

بعد ذلك، يتم دمج النتائج تدريجيًا عبر مراحل تجميع هرمية بدلاً من دمجها دفعة واحدة، ما يقلل الطلب على الذاكرة مع الحفاظ على التفاصيل البيولوجية المهمة.

لماذا تشكل الصور فائقة الطيف تحديًا؟

فوق الكاميرات التقليدية التي تلتقط ألوان محدودة، تسجل أنظمة التصوير الفائق الطيف مئات الأطوال الموجية للضوء، فتزوّد معلومات دقيقة عن صحة النبات وتركيبه الكيميائي وقدرته على مقاومة الإجهاد والأمراض قبل أي أعراض مرئية. لكن هذا الكم الكبير من البيانات يحتاج ذاكرة ضخمة ووقت معالجة طويل، ما يعيق سرعة وفعالية نماذج الذكاء الاصطناعي.

التوفير الحاسوبي وتخفيض الذاكرة

يقلل نظام D-CHAG الضغط الحاسوبي عبر توزيع العمل على عدة وحدات معالجة رسومية، وتُدمج البيانات تدريجيًا عبر مراحل تجميع هرمية، ما يخفض استهلاك الذاكرة بنسبة تصل إلى نحو 75% دون فقدان التفاصيل الحيوية.

التجربة والنتائج

جرى اختبار الطريقة على أقوى حاسوب في العالم Frontier داخل منشأة أوك ريدج للحوسبة القيادية، مع بيانات نباتية فائقة الطيف وبمرافقة بيانات مناخية معقدة، وأظهرت النتائج تحسنًا ملحوظًا في كفاءة التدريب وتحليل البيانات.

آفاق وتطبيقات مستقبلية

يساعد هذا التطور العلماء على قياس سمات حيوية مثل كفاءة التمثيل الضوئي مباشرة من الصور، دون قياسات يدوية مطوّلة، وبالنطاق الطويل قد يسهم في إنتاج محاصيل تستخدم المياه بكفاءة أعلى وتتحمل البيئات القاسية بشكل أفضل.

الدعم والالتزامات العلمية

يدعم هذا العمل مبادرات وزارة الطاقة الأمريكية، من بينها مشروع Genesis ومنصة OPAL، التي تهدف إلى دمج الذكاء الاصطناعي مع الروبوتات والتجارب الآلية لتسريع الاكتشافات العلمية.

إعلان علمي رسمي

ومن المقرر عرض تفاصيل الطريقة الجديدة في ورقة بحثية ضمن المؤتمر الدولي للحوسبة عالية الأداء والشبكات والتخزين والتحليل SC25، المقرَّر عقده في نوفمبر 2025.