ファジイ理論を用いた水耕トマトのカルシウムイオン吸収促進制御の検討

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03660269
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 森本 哲夫 愛媛大学, 農学部, 助手 (50127916)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福山 寿雄 愛媛大学, 農学部, 助教授 (90036351)
• Keywords: ファジイ理論 / あいまいさ / ニューラルネット / 学習によるモデル化 / 水耕トマト / カルシウム欠乏 / 培養液制御 / イオン組成

Research Abstract

植物の生理生態的プロセスは非常に複雑かつあいまいである。本研究ではファジイ理論、遺伝アルゴリズム、ニューラルネットワークの3つの新しい知的制御技術を利用して、水耕トマトの根によるイオンの吸収促進及び果実への移動促進のための制御を試みる。
1 飢餓吸収の実験:通常の養液とCa^<2+>のみをまったく含まない養液を交互に根に与えた。そうするとCa^<2+>の吸収は通常の養液を与えた場合よりも約1.5倍増大し、飢餓吸収の効果が実験的に認められた。
2 間欠給液の実験:間欠給液は根の活性を高めて生長促進を促すが、それによってCa^<2+>の吸収は約1.5倍増大し、間欠給液の効果が実験的に認められた。
3 生育実験:トマトの生長試験より、トマト果実の尻腐れは、根によるCa^<2+>の吸収低下が原因よりも吸収後における果実への移動低下が原因で引き起こされるとの見通しを得た。このため吸収促進の制御よりも果実への移動促進の制御の法が有効ではないかと示唆された。移動促進は現在のところ間欠給液法が有効と考えている。
4 同定実験:Ca^<2+>の吸収制御を行うためCa^<2+>の吸収の同定をニューラルネットワークを用いて試みた。本報で提案したニューラルネットワークの学習による同定手法はイオン吸収プロセスの同定を容易にした。
5 適応制御:ファジイ理論とニューラルネットワークを融合させて培養液pHとイオン組成の適応制御法を開発した。これにより人間と同様ななめらかな制御パフォーマンスをもち、さらに制御対象の特性が時間的に変化してもそれにうまく追随できる培養液の適応制御法が得られた。
6 最適制御:遺伝アルゴリズムとニューラルネットを融合させて、光合成速度を最大にさせる間欠給液法を開発した。これによりCa^<2+>の吸収及び果実への移動を最大にさせる間欠給液法の開発の見通しを得た。

Research Products

• [Publications] T. Morimoto, H. Nishina, H. Watake and Y. Hashimoto: "Sensor for ion‐control. ‐ an approach to control of nutrient solution in hydroponics." Acta Horticulturae. 304. 301-308 (1992)
• [Publications] 森本 哲夫・竹内 利信・ 橋本 康: "遺伝アルゴリズムおよびニューラルネットワークを利用した水耕の最適制御法" 生物環境調節. 31(1). 21-27 (1993)