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2018 Fiscal Year Research-status Report

SPA based reinforcement learning for intelligent greenhouse (Fostering Joint International Research)

Research Project

Project/Area Number 15KK0284
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

高山 弘太郎  愛媛大学, 農学研究科, 教授 (40380266)

Project Period (FY) 2016 – 2019
Keywords植物診断 / 画像計測 / 光合成 / 蒸散 / モデル / 生体情報計測
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,世界に先駆けた太陽光植物工場の知能的環境制御の確立を目指し,平成29年度まで実施していた科研費にて開発したクロロフィル(Chl)蛍光画像計測ロボットをベースとした高精度生体情報計測技術と国際共同研究者(外国機関)(Prof. van Henten, Wageningen UR)が有する世界最先端のオートメーションと生育シミュレーションモデルの知見とを融合して,リアルタイムにチューニングされる高精度トマト生育シミュレーションモデルの開発と確度の高いフィードフォワード環境制御アルゴリズムの構築を行う。本年度はオランダの商業的太陽光植物工場および日本(愛媛大学および豊橋技術科学大学)の研究用太陽光植物工場において日単位の生体情報を取得し,生育シミュレーションモデル構築のためのデータを取得した。なお,完全自動運転が可能なつり下げ型画像計測ロボットを活用することで,毎日の安定的な生体情報取得を可能にした。なお,つり下げ型画像計測ロボットには,Chl蛍光画像計測による生育指標(茎伸長・葉量等)計測に加えて,果実肥大・果実着色速度計測アルゴリズムを追加した。さらに,光合成蒸散リアルタイムモニタリングシステム(開放型同化箱法により光合成速度と蒸散速度の約5分間隔でのモニタリングを可能にする)を用いて,生育の根源となる光合成量の実測することとした。なお,光合成蒸散リアルタイムモニタリングシステムを用いて計測された光合成速度データにより,環境要因を説明変数とした光合成速度シミュレーションモデルを構築した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度は,作型の中期において大発生した虫害による植物体の完全撤去や強風を伴うストームによる施設破損といった当初想定していなかった事態が生じ,十分な計測期間を確保することが困難となり,モデル構築のための十分なデータ量を確保出来ずに研究の進捗が遅れたが,その後は,順調に生体情報計測(オランダだけでなく日本国内でも並行して計測を行うことでリスクを低減させた)を行うことができており,おおむね順調に研究が進捗していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

2019年の6月から7月を目途に短期の渡航を行い,日本国内で開発した多元的画像計測システムをオランダの商業的太陽光植物工場(調整中であるが,Wageningen URへの導入も検討中)に導入し,安定した生体情報計測を実施する。さらに,光合成蒸散リアルタイムモニタリングシステムを併用することで,光合成産物の転流および水の動態モデルを考慮した生育モデルの開発を行う。

  • Research Products

    (17 results)

All 2018 2016

All Journal Article (6 results) (of which Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 7 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] 植物生育診断装置による植物の環境応答の計測2018

    • Author(s)
      坂井義明・稲葉一恵・高山弘太郎
    • Journal Title

      農業食料工学会誌

      Volume: 80(3) Pages: 148-154

  • [Journal Article] ai tomatoプロジェクトが目指すパラダイムシフト-高精度植物生体情報がつなぐAIと施設生産-2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Journal Title

      植物環境工学

      Volume: 30(2) Pages: 87-90

    • Open Access
  • [Journal Article] 高度な環境制御に求められる植物生体情報計測2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Journal Title

      技術と普及

      Volume: 55(9) Pages: 30-31

  • [Journal Article] 太陽光植物工場の栽培管理に活用されるクロロフィル蛍光画像計測技術2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Journal Title

      日本リモートセンシング学会誌

      Volume: 38(5) Pages: 414-417

  • [Journal Article] 多元的植物生体情報計測による施設生産の高度化 : AI活用に向けた取り組み2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Journal Title

      施設と園芸

      Volume: 182 Pages: 29-34

  • [Journal Article] Tomato Fruit Lycopene Content after Storage at Different Storage Temperatures and Durations2018

    • Author(s)
      41Noriko Takahashi, Nagisa Yokoyama, Kotaro Takayama, Hiroshige Nishina
    • Journal Title

      Environment Control in Biology

      Volume: 56(4) Pages: 157-160

    • DOI

      Tomato Fruit Lycopene Content after Storage at Different Storage Temperatures and Durations

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] クロロフィル蛍光インダクション現象のSlow phaseの多項式近似2018

    • Author(s)
      戸田清太郎,山内沙季,高橋憲子,仁科弘重,高山弘太郎
    • Organizer
      日本生物環境工学会2018年東京大会
  • [Presentation] トマトを対象とした自走式小型ロボットによる多元的植物生体情報計測2018

    • Author(s)
      戸田清太郎,加納多佳留,高橋憲子,仁 科弘重,高山弘太郎
    • Organizer
      農業環境工学関連学会2018年合同大会
  • [Presentation] イチゴ葉における光合成機能の季節変化の解析2018

    • Author(s)
      稲葉一恵,高橋憲子,仁科 弘重,高木雄吾,森泰二,高山弘太郎
    • Organizer
      日本生物環境工学会2018年東京大会
  • [Presentation] Daily plant data for highly sophisticated greenhouse agricultural production2018

    • Author(s)
      Kotaro Takayama
    • Organizer
      2nd Japan-Netherlands Dialogue on Agricultural Cooperation, Sub-committee meeting on utilization of robots and artificial intelligence (AI) in greenhouse horticulture
    • Invited
  • [Presentation] Daily plant data for highly sophisticated greenhouse agricultural production2018

    • Author(s)
      Kotaro Takayama
    • Organizer
      2018 International Forum on Protected Horticulture
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 太陽光植物工場に実装可能な植物診断技術 -BVOC計測×光合成機能診断ロボット-2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Organizer
      第23回農林害虫防除研究会広島大会 シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 植物生体情報を用いた太陽光植物工場における農作物生産2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Organizer
      JAISAスマートアグリシンポジウム2018 in 愛媛
    • Invited
  • [Presentation] AIを活用した施設生産の確立に向けた高精度生体情報計測2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Organizer
      スマートアグリコンソーシアム合同総会低コスト施設園芸研究ネットワーク戦略会議合同新施設園芸ICTセミナー
    • Invited
  • [Presentation] 植物生体情報を活用した高精度栽培管理2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Organizer
      GPEC 施設園芸・植物工場展 主催者セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 高精度生体情報計測が可能にする高度な農作物生産2018

    • Author(s)
      高山弘太郎
    • Organizer
      人工知能未来社会戦略本部・農林・食料戦略調査会・農林部会合同スマート農業勉強会
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Plant health diagnostic method and plant health diagnostic device2016

    • Inventor(s)
      Kotaro Takayamaら
    • Industrial Property Rights Holder
      Kotaro Takayamaら
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      EPO, 11840582.8-1011/2638797
    • Overseas

URL: 

Published: 2022-12-28  

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