Zu lernen, wie man mit den risikoreichen Aspekten der Agrarindustrie umgeht, gewinnt für Studenten des Bundesstaates Mississippi durch virtuelle 3-D-Realität und die Future Growers Technology Initiative der Universität eine neue Bedeutung.
Ein einzigartiges simuliertes Gewächshaus, das kurz vor der Fertigstellung steht und durch die hochschulübergreifende Zusammenarbeit der Initiative entwickelt wurde, wird zukünftigen Landwirten nicht nur ein sichereres, hochmodernes Werkzeug bieten, sondern auch die Analysezeit neu definieren Pflanzenproduktion. Das Projekt ist eine Partnerschaft zwischen der Abteilung für Pflanzen- und Bodenwissenschaften der MSU am College of Agriculture and Life Sciences und dem Center for Advanced Vehicular Systems.
Die Hauptforscherin, die durch ein Bundesstipendium finanziert wird, ist Amelia Fox, klinische Professorin für Pflanzen- und Bodenwissenschaften, die sagte, dass dieses System mit kontrollierten Bedingungen in 3-D den Studenten im Gegensatz zu jedem herkömmlichen Gewächshaus auf dem Campus vollständigen Zugang zur Steuerung der Umweltkontrollen geben wird.
„Mit Virtual Reality können wir landwirtschaftliche Betriebe mit hohem Risiko lehren, definiert als alles, was zu erheblichen Verlusten führen könnte – vom Verlust von Leib und Leben bis zum Verlust von Produktion, Ausrüstung oder Vorräten. Von der Steuerung eines Gewächshauses oder Geflügelstalls bis hin zur Bedienung eines Traktors kann die virtuelle Realität den Schülern helfen, sicher durch Situationen mit hohem Risiko zu navigieren“, sagte Fox. „Wir wollen, dass die Schüler Zugang zum Scheitern haben. Je besser Sie über das Scheitern Bescheid wissen, desto wahrscheinlicher können Sie es abwenden.“
Fox sagte, die COVID-19-Pandemie habe die Notwendigkeit dieser Art von Technologie weiter gezeigt.
„Ein Silberstreif am Horizont der COVID-19-Pandemie ist, dass sie uns gezeigt hat, wie Technologie das Lernen von Angesicht zu Angesicht verbessern kann, das Einschränkungen hat“, sagte Fox.
Daniel Carruth, außerordentlicher Forschungsprofessor am CAVS, sagte, das Team näherte sich dem Prototyp in drei Teilen, indem es zuerst das Gewächshaus selbst mit Temperatur-, Wasser- und Nährstoffeinstellungen modellierte, bevor es das Bedienfeld und die Benutzeroberfläche entwickelte.
„Das Ziel der virtuellen Realität ist es, Schülern schneller Zugang zu etwas zu verschaffen, auf das sie nicht unbedingt Zugriff hätten. Mit diesem System können die Studenten jetzt das Pflanzen, Wachsen und Ernten innerhalb von Stunden abschließen, verglichen mit den Monaten, die es in der realen Welt dauert.“
Der Prototyp des Teams wird nun von Pulseworks, LLC, einem weltweit führenden Anbieter von Bewegungssimulatoren, verfeinert. Als nächstes wird Richard Harkess, Professor für Pflanzen- und Bodenwissenschaften, die Technologie in seinem Kurs für Gewächshauskulturen einsetzen, hoffentlich bis zum kommenden Herbstsemester.
Die Schüler werden Spinat, Salat und Tomaten in einem virtuellen Gewächshaus von der Aussaat bis zum Markt anbauen, Umweltkontrollen einrichten und dann ihre Ernten überprüfen, füttern und gießen, während sie den Befall durch Insekten und Krankheiten und mehr beheben. Das Team wird auch die Wirksamkeit des Systems testen, indem es misst, wie viel die Schüler daraus lernen.
Harkess sagte, dass die Technologie die Studenten in die einzigartige Lage versetzt, praktische Erfahrungen mit der Manipulation von Gewächshaussteuerungen zu sammeln, etwas, zu dem sie bis jetzt keinen Zugang hatten.
„Selbst in einem College-Umfeld erhalten Studenten keinen Zugang zu den Kontrollen in einem herkömmlichen Gewächshaus, weil ein kleiner Fehler eine große Anzahl von Pflanzen töten kann. In einem kommerziellen Umfeld steht sogar noch mehr auf dem Spiel, mit dem Potenzial, Zehntausende von Dollar in einem Produktionsumfeld zu verlieren, wenn Ernteschäden auftreten“, sagte Harkess. „Während jeder meiner Studenten in einem konventionellen Gewächshaus eine Pflanze vom Samen bis zum Markt anbaut, war alles, was sie über das Kontrollsystem lernen, bisher theoretisch.“
Harkess sagte, der Zugang zu realen Konsequenzen in einer virtuellen Umgebung sei das, was ihn an der Technologie am meisten begeistert.
„Schüler werden in der Lage sein, die Einzelheiten der Umgebungskontrollen einschließlich Beleuchtung, Kühlung, Heizung, Beschattung und mehr kennenzulernen. Die Entwicklung dieser fortgeschrittenen Fähigkeiten wiederum hilft ihnen, sich beruflich weiterzuentwickeln und in der Belegschaft schneller voranzukommen“, sagte er. „Die Möglichkeit, unsere Studenten in eine Situation zu versetzen, in der sie für ein Gewächshaus verantwortlich sind, in dem mehrere Pflanzen angebaut werden, gibt ihnen ein echtes Gefühl dafür, was sie tun werden, wenn sie draußen in einer Produktionsumgebung arbeiten.“
Das Projekt wird durch ein dreijähriges Stipendium des USDA National Institute of Food and Agriculture finanziert, das bis Juli 2022 läuft und aus der Initiative Food and Agriculture Cyberinformatics and Tools (FACT) der Organisation stammt.
Zu den Mitarbeitern gehören Christopher Hudson, ein CAVS-Forschungsingenieur, der die Temperatur- und Pflanzenwachstumsmodelle für das virtuelle Gewächshaus implementiert, und Shuchisnigdha Deb von der University of Texas in Arlington, die mit MSU-Forschern zusammenarbeitet, um das Design und die Anwendung des virtuellen Gewächshauses im zu bewerten Klassenzimmer. Zu den Industriepartnern gehören neben Pulseworks auch Wadsworth Control Systems, das Automatisierungssysteme für Gewächshäuser entwickelt, darunter Klimaregelungen, Vorhangsysteme und Lüftungsautomatisierung, und Chore-Time, eine Abteilung von Chore Time Brock, einem weltweit führenden Entwickler, Hersteller und Vermarkter von landwirtschaftlichen Systemen und Lösungen.
Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter www.futuregrowers.cals.msstate.edu. Weitere Informationen zum Departement Pflanzen- und Bodenwissenschaften finden Sie unter www.pss.msstate.edu. CAVS ist online unter www.cavs.msstate.edu.