تحقیقات جدیدی که توسط محققان آلمانی انجام شده است، به نمایش می‌گذارد که ترکیب فناوری‌های اسکن لیزری و چاپ سه‌بعدی می‌تواند به بهبود محصولات کشاورزی کمک شایانی کند.
، این فناوری‌های نوآورانه در عرصه کشاورزی، با هدف ساخت یک مدل سه‌بعدی دقیق از گیاه چغندرقند با یکدیگر ترکیب شده‌اند.
طبق گزارش فیز، مدل‌های سه‌بعدی ایجاد شده در این مطالعه، از اطلاعات ژنتیکی به‌کاررفته فراتر رفته و به تجزیه و تحلیل ویژگی‌های کلیدی زمین‌های چغندرقند می‌پردازند. این مدل‌ها می‌توانند به بهبود محصولات با کمک هوش مصنوعی غالباً در پرورش هوشمند نژادها مورد استفاده قرار گیرند. مدل‌های ایجادشده از گیاه چغندرقند نمونه‌ای تکرارپذیر و عملی برای استفاده در مزارع به شمار می‌روند.
تمامی تجزیه و تحلیل‌های این پژوهش به‌صورت رایگان در اختیار عموم قرار دارد و مدیریت محصول به جمع‌آوری سیستم‌های لازم مشغول است. در حال حاضر، هر کسی می‌تواند گیاه چغندرقند سه‌بعدی خود را با حداقل نیاز به نگهداری چاپ کند.
اصلاح نژاد مدرن گیاهان به کارگیری الگوریتم‌های یادگیری ماشین و فناوری‌های تصویربرداری پیشرفته برای شناسایی ویژگی‌های مطلوب را در بر می‌گیرد. به «فنوتیپ گیاهی» اشاره به عینیت جمع‌آوری اطلاعات و ارزیابی دقیق خصوصیات گیاهان است که در سنوات اخیر شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی بوده‌ایم.
حسگرهای کامپیوتری به‌کاررفته در این فرایند، علاوه بر اینکه دقت بررسی‌های خودکار را افزایش می‌دهند، امکان ثبت اطلاعات پیچیده‌ای از گیاهان را فراهم می‌آورند که ثبت آن‌ها به روش‌های سنتی برای انسان در مقیاس وسیع بسیار دشوار است.
مدل جدید چاپ سه‌بعدی چغندرقند با در نظر گرفتن این ویژگی‌ها طراحی شده و به‌منظور سهولت در دسترسی، فایل‌هایی برای دانلود رایگان و استفاده مجدد ارائه می‌دهد. این امتیاز به محققان و هر شخص علاقمند به چغندرقند این فرصت را می‌دهد تا نسخه دقیقی از چغندرقند مرجع را بازسازی کرده و پژوهش‌های انجام‌شده در آزمایشگاه‌های مختلف را مقایسه کنند. امکان‌پذیری چاپ سه‌بعدی به معنای این است که این روش می‌تواند در محیط‌هایی با منابع محدود همچون کشورهای در حال توسعه به‌کار گرفته شود.
«جوناس بومر»(Jonas Bömer) و همکارانش در «موسسه تحقیقات چغندر قند»(IIRB) و «دانشگاه بن»(University of Bonn) آلمان برای جمع‌آوری داده‌های دقیق به‌منظور مدل‌سازی، از فناوری «لیدار»(LIDAR) به‌منظور تشخیص نور و فاصله بهره‌برداری کردند. یک نمونه واقعی از گیاه چغندرقند به‌وسیله لیزر اسکن شده تا داده‌های سه‌بعدی از ۱۲ زاویه مختلف جمع‌آوری شود.
پس از پردازش داده‌ها، آن‌ها به یک چاپگر سه‌بعدی تجاری منتقل شدند تا مدل چغندرقند به‌صورت واقعی ایجاد گردد. سپس پژوهشگران این مدل را برای استفاده به‌عنوان مرجع در آزمایشگاه مورد ارزیابی قرار دادند.
بومر اظهار داشت که در حوزه فنوتیپ سه‌بعدی گیاهان، ارجاع به حسگرهای مورد استفاده، الگوریتم‌های کامپیوتری و پارامترهای مورفولوژیکی می‌تواند چالش‌ها و در عین حال اهمیت زیادی داشته باشد. به‌کارگیری فناوری‌های بیشتر به‌منظور تولید مدل‌های مرجع قابل تکرار، موقعیت جدیدی برای توسعه روش‌های استاندارد فراهم می‌آورد. این روند به هر دو حوزه پژوهش‌های علمی و اصلاح نژادی گیاهان کمک شایانی می‌کند.
این نوآوری منحصر به چغندرقند نیست. یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهند که چگونه ترکیب هوش مصنوعی، چاپ سه‌بعدی و حسگرها می‌تواند در آینده پرورش گیاهان و تأمین نیاز تغذیه‌ای بشر با محصولات زراعی سالم و خوشمزه مؤثر واقع شود.
نتایج این تحقیق در مجله «GigaScience» منتشر شده است.