Naukowcy kochają arbuzy. Od sprawdzania słodkości dzięki sztucznej inteligencji, po wytwarzanie paliwa

Arbuz nie tylko do jedzenia

Arbuz jest jednym z najpopularniejszych owoców na świecie. Kojarzymy go głównie z wielkich, zielonych kul, które skrywają różowy miąższ. Arbuzy nawadniają i urzekają podniebienie swoją słodyczą. W rzeczywistości istnieje jeszcze 6 innych, dzikich gatunków arbuzów, z których wszystkie mają blade, twarde i gorzkie owoce, a ten najbardziej nam znany, różowy i słodki, został „udomowiony” przez naszych przodków prawdopodobnie ok. 4-5 tys. lat temu. 

Specjaliści uwielbiają poddawać tę roślinę różnorakim badaniom i tworzyć na jej temat prace naukowe. A nawet w przypadku kwestii konsumpcyjnych, wykorzystują narzędzia takie jak sztuczna inteligencja, aby zbadać, które owoce będą najsłodsze, albo żeby szybko wykryć te okazy, które są dotknięte chorobą. Arbuz skrywa jednak więcej tajemnic, niż tylko soczyste wnętrze. Jak się okazuje, owoc ten może posłużyć nie tylko do jedzenia. Da się go wykorzystać także w kategorii odnawialnych źródeł energii.

Abraham Lincoln na Instagramie i Facebooku. Zuckerberg kombinuje przy nowych funkcjonalnościach Czytaj dalej Google ostrzega. Możesz stracić dostęp do poczty i zdjęć, jeśli nie zastosujesz się do nowych wytycznych Czytaj dalej

Paliwo z arbuza

W czasach wzmożonego zainteresowania tematem ochrony środowiska oraz odnawialnymi źródłami energii naukowcy sięgają po coraz to mniej oczywiste produkty i substancje, aby badać ich dobroczynne dla ekologii właściwości. Wśród towarów poddawanych eksperymentom znalazł się również arbuz. 

– Co roku na plantacjach pozostaje około 20 proc. zbiorów, które nie nadają się do jedzenia z powodu zgrubień na skórze lub nietypowego kształtu – podał Wayne Fish, szef laboratorium badawczego rolnictwa w Lane w Oklahomie w publikacji na łamach magazynu „Biotechnology for Biofuels”. – Nasze badania dowiodły, że sok z arbuza zawiera łatwo fermentujące cukry pozwalające na produkcję etanolu.

Polacy mają tęgie głowy i dokonali niesamowitego przełomu. Chodzi o napędy kosmiczne

Naukowcy odkryli, że cukier zawarty w arbuzach może być z powodzeniem wykorzystywany do produkcji biopaliw. Resztki niewykorzystanych arbuzów oraz odrzuty z hodowli można poddać recyklingowi i wykorzystać je do wytwarzania zielonej energii. Jak podaje Glob Energia, zakłada się, że z 1 grama arbuzowego cukru możliwe jest uzyskanie 0,4 grama etanolu, a zawartość cukru w arbuzie wynosi ok. 7-10 proc. Wytworzenie bioetanolu z arbuza wymaga dodania drożdży do arbuzowej pulpy i zapewnienia odpowiedni warunków do procesu fermentacji. W ocenie naukowców, których praca „Produkcja bioetanolu i biometanu z odpadów arbuzowych: strategia gospodarki o obiegu zamkniętym” została opublikowana na łamach Science Direct wynika, że możliwe jest uzyskanie ok. 200 litrów etanolu z jednego hektara upraw, bez szkody dla konsumenta. Odrzuty miałby być pozyskiwane zarówno bezpośrednio od rolników, jak i z supermarketów.

Fot. Amr Hosny Hashem, Mohamed Sayed Hasanin

Sztuczna inteligencja karmiona owocami

Arbuzowy cukier to gratka dla ekologów, ale i dla konsumentów. Dlatego naukowcy zwrócili uwagę również na tę kwestię. Zaprzęgli więc sztuczną inteligencję do oceniania słodyczy poszczególnych owoców. Wykorzystując techniki uczenia maszynowego, „karmili” sztuczną inteligencję arbuzami, a dokładniej danymi na ich temat, aby ta była w stanie przeprowadzać klasyfikację słodkości arbuza. Dokonano tego z wykorzystaniem sygnału akustycznego i przetwarzania obrazu. Według specjalistów, którzy podjęli się opracowania nieinwazyjnej techniki oceny słodkości arbuza, Ketsarina Chawgiena i Supaporna Kiattisa, „Istotne jest zastosowanie nowoczesnych, nieniszczących technologii detekcji w celu poprawy dokładności klasyfikacji słodkości arbuzów”. Sygnały dźwiękowe stukania w owoc i wzory skórki arbuza zostały przekazane do uczenia maszynowego, aby na tej podstawie sztuczna inteligencja analizowała poziom słodyczy, podobnie, jak robili to rolnicy, ale bez ingerowania w sam owoc i narażania go na zniszczenia.

Obecność Basi w Polsce to eksperyment. Opowiedziała o sobie w radiu w Światowy Dzień Mózgu

Słodkie arbuzy są też bardziej podatne od dzikich na różne choroby. Naukowcy postanowili więc przyjrzeć się genomom wszystkich 7 gatunków i wykorzystać sztuczną inteligencję, aby oceniła nie tylko słodycz danego owocu, ale i wsparła zmagania rolników w ocenianiu chorób owocu. Badania zespołu Yiannisa Ampatzidisa z Centrum Badań i Edukacji w południowo-zachodniej Florydzie polegały na wykorzystaniu SI do analizowania współczynnika odbicia widmowego — energii odbijanej przez powierzchnię przy określonych długościach fal, oraz uczenia maszynowego, aby szybko i skutecznie wykrywać choroby arbuza w kilku stadiach ich rozwoju. Metody opracowane przez zespół badaczy można stosować w laboratorium, jak i w terenie — przy użyciu dronów. Specjaliści starają się o wprowadzenie tego rozwiązania do powszechnego użytku, aby rolnicy mogli z łatwością dokonywać oceny stanu swoich plonów i szybko reagować na objawy chorób, co może uratować cały zbiór.

Arbuzy z Antarktydy

Naukowcom udało się dokonać jeszcze wielu innych odkryć związanych z arbuzami. Jednym z nich jest próba wyhodowania tego ciepłolubnego owocu w bardzo nieoczekiwanym miejscu — na Antarktydzie. Jak podaje Live Science, jest to wynik eksperymentu na stacji Wostok, całorocznej rosyjskiej bazy badawczej znajdującej się na tym biegunie zimna. Naukowcy z Rosyjskiej Ekspedycji Antarktycznej Instytutu Badań nad Arktyką i Antarktyką (AARI) wraz z kolegami z Instytutu Badań Agrofizycznych i Instytutu Problemów Biomedycznych Rosyjskiej Akademii Nauk stworzyli w najzimniejszym miejscu na ziemi oazę, gdzie mogli podnieść temperaturę i wilgotność powietrza odpowiednio do warunków sprzyjających soczystym owocom, nie wpływając negatywnie na otoczenie. Wybrano dwie odmiany arbuza, u których odnotowano zdolność do przystosowania się do niskiego ciśnienia atmosferycznego i niskiej zawartości tlenu w szklarni. Wszystko trzeba było zapylać ręcznie, ponieważ na Antarktydzie nie ma owadów zdolnych do dokonania zapylenia.

Jak podaje Live Science, po 103 dniach od posadzenia nasion, badacze zostali powitani przez 8 dojrzałych i słodkich owoców o wadze ok. 1 kg. Eksperyment okazał się sukcesem, udowadniając, że arbuzy można posadzić w różnych ekstremalnych warunkach, co daje nadzieję na wysłaniu ich w dalszej przyszłości w kosmos. Dla uczczenia powodzenia badania, specjaliści zjedli wyhodowane owoce. Konsumpcję zalecamy również i naszym czytelnikom, aby świętować dzisiejszy Dzień Arbuza. Szczególnie że owoc ten jest bardzo zdrowy.