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2017 年度 実績報告書

SPA技術を基盤とした並列試行型強化学習による太陽光植物工場への知能実装

研究課題

研究課題/領域番号 26292134
研究機関愛媛大学

研究代表者

高山 弘太郎  愛媛大学, 農学研究科, 教授 (40380266)

研究分担者 羽藤 堅治  愛媛大学, 農学研究科, 教授 (50274345)
高橋 憲子  愛媛大学, 農学研究科, 講師 (80533306)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード植物診断 / 生体情報計測 / 生物環境情報 / 知能化 / 画像計測
研究実績の概要

様々なセンサを用いて植物の生体情報を計測して生育状態を診断し,その診断結果に基づいて生育環境を適切に制御するSPA(Speaking Plant Approach)の研究開発を進めている。SPA技術は太陽光植物工場の生産性を最大化するための切り札であり,SPAに利用可能な植物生体情報計測法としてクロロフィル(以降,Chl)蛍光画像計測技術が活用されている。Chl蛍光は光合成色素から発せられる光であるため,これを正確に計測することにより非接触で光合成機能に関する生体情報を取得できる。本年度の研究では,Chl蛍光画像計測ロボットを用いた太陽光植物工場における大規模・長期間計測と,直近2週間の連続計測データを用いた異常環境応答検出アルゴリズムの開発を行い,高精度生体情報計測による知能的環境制御の可能性を確認した。太陽光植物工場における大規模・長期間計測では,商業的トマト生産太陽光植物工場の協力を得て,50mを越える長さのトマト個体群を対象とした計測を行い,生産現場への実装可能性を確認した。また,70日間の連続計測を行い,光合成活性および成長量の日変化と季節変化を含んだ連続データの取得を行った。その結果,週次の成育調査では把握することができない日次の成育の変化を捉えることに成功し,日次の高精度生体情報計測の有効性を確認した。異常環境応答検出アルゴリズムについては,植物の環境応答性の変化を環境要因と生体情報の網羅的な相関解析結果として可視化するUIを開発するとともに,異常環境応答を数値評価する指標を開発した。これらの高精度生体情報の計測・解析技術を用いることで,環境ストレスを回避するための知能的な環境制御が可能であることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Wageningen University(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Wageningen University
  • [雑誌論文] 表計算ソフト Excel を用いた施設生産トマトの年間期待収穫量概算ツールの開発2018

    • 著者名/発表者名
      下元 耕太、仁科 弘重、高橋 憲子、高山 弘太郎
    • 雑誌名

      Eco-Engineering

      巻: 30 ページ: 47~58

    • DOI

      https://doi.org/10.11450/seitaikogaku.30.47

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of low concentrations of Irgarol 1051 on RGB (R, red; G, green; B, blue) colour values of the hard-coral Acropora tenuis2017

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Keita、Takayama Kotaro、Haruta Shinsuke、Ishibashi Hiroshi、Takeuchi Ichiro
    • 雑誌名

      Marine Pollution Bulletin

      巻: 124 ページ: 678~686

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.05.027

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 個葉光合成特性評価のための標準的計測プロトコルにおける気孔コンダクタンスとリン酸律速の影響2017

    • 著者名/発表者名
      下元 耕太、仁科 弘重、高橋 憲子、高山 弘太郎
    • 雑誌名

      Eco-Engineering

      巻: 29 ページ: 73~80

    • DOI

      https://doi.org/10.11450/seitaikogaku.29.73

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Daily plant data for intelligent environmental control in greenhouse2017

    • 著者名/発表者名
      S. Toda, K. Takayama, E.J. van Henten, C.W. Bac, N. Takahashi, H. Nishina
    • 学会等名
      2017 CIGR World Workshop in Matsuyama
    • 国際学会
  • [学会発表] Chlorophyll fluorescence imaging robot based plant growth evaluation2017

    • 著者名/発表者名
      E.J. van Henten, K. Takayama
    • 学会等名
      2017 CIGR World Workshop in Matsuyama
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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