การพัฒนาระบบสำรวจแมลงศัตรูพืชตามแบบชีววิธีผ่านการตรวจจับและวิเคราะห์ผ่านกล้องด้วยเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
นันทวัฒน์ ณ.น่าน, สิรวิชญ์ ตั้งตรงทรัพย์, รวิสรา ศรีจันทร์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
กฤติพงศ์ วชิรางกุล, สาธิตา วรรณรัตน์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
การระบาดของแมลงศัตรูพืชเป็นปัญหาทางเศรษฐกิจซึ่งปัญหานี้มีสาเหตุมาจากการสูญเสียสมดุลและความหลากหลายทางระบบนิเวศ จากสถิติพบว่าปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มีผลกระทบกับโลกเป็นอันดับ 1 คือ การสูญเสียความหลากหลายในชีวภาพ ซึ่งความรุนแรงอยู่เกินระดับที่โลกสามารถรองรับได้โดยองค์การอาหาร และ การเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) ได้ประมาณค่าว่าผลผลิตทางการเกษตรถึง 40% สูญเสียไปเนื่องจากศัตรูพืช โดยในแต่ละปี โรคในพืชมีผลกระทบต่อเศรษฐกิจโลกกว่า 220 พันล้านเหรียญสหรัฐ และ แมลงต่างถิ่นมีผลกระทบอย่างน้อย 70 พันล้านเหรียญต่อปี ฉะนั้นเกษตรกรมีความจําเป็นที่จะต้องสํารวจ อสังเกตการเปลี่ยนแปลงของประชากรแมลงศัตรูพืชอย่างสม่ำเสมอ และจากความเสียหายดังกล่าวเกษตรกรต้องแทรกแซงกลไกธรรมชาติเพื่อที่จะกำจัดแมลงด้วยตนเองโดยใช้วิธีทางกายภาพ ชีวภาพ หรือ เคมีหนึ่งในวิธีกำจัดแมลงศัตรูพืชที่นิยมใช้กัน คือ การใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชส่งผลกระทบโดยตรงกับสิ่งแวดล้อม รวมถึงสุขภาพของเกษตรกรและผู้บริโภคที่จะสะสมจนเป็นต้นเหตุของโรคมะเร็ง อัมพฤกษ์ อัมพาต และ โรคผิวหนัง ทางผู้จัดทําจึงมีแนวคิดที่จะพัฒนา “การพัฒนาระบบสํารวจแมลงศัตรูพืชตามแบบชีววิธีผ่านการตรวจจับและวิเคราะห์ผ่านกล้องด้วยเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์” โดยมีวัตถุประสงค์ คือ (1) เพื่อศึกษาและพัฒนา AI ด้วย Model ต่าง ๆ ที่สามารถตรวจจับแมลงศัตรูพืชและแมลงศัตรูธรรมชาติ เพื่อนำไปประมวลผลประชากรแมลงในพื้นที่ (2) เพื่อศึกษาและพัฒนาอัลกอริทึมการหาความหนาแน่นของประชากรแมลงในระบบนิเวศ โดยใช้ข้อมูลจาก AI ในข้อที่ 1 (3) เพื่อทำการทดลองหา Model ของปัญญาประดิษฐ์ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดในการแยกชนิดของแมลง และนับจำนวนประชากรแมลงผ่านการวิเคราะห์ผ่านรูปภาพ (4) เพื่อศึกษาและพัฒนาแบบจำลองระบบนิเวศในไร่นาข้าวให้เหมือนกับของจริงมากที่สุด เพื่อให้เกษตรกรสามารถนำข้อมูลรูปถ่ายจากกับดักมาจำลองระบบนิเวศในไร่นาในรูปแบบ Simulation โดยสามารถดูการเปลี่ยนแปลงของไร่นาตนเองผ่านใน Simulation ได้ (5) เพื่อเป็นพื้นฐานในการพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ในการสำรวจและวิเคราะห์ปริมาณและชนิดของแมลง และแบบจำลองระบบนิเวศในไร่นาข้าว เพื่อให้เกษตรกรสามารถใช้ชีววิธีในการกำจัดแมลงศัตรูพืชแทนการใช้สารเคมี โดยการศึกษาและพัฒนาระบบสำรวจแมลงศัตรูพืชกลุ่มผู้วิจัยได้เลือก Model ของปัญญาประดิษฐ์ 3 ตัวเพื่อทดลองหาประสิทธิภาพในการตรวจจับและวิเคราะห์ผ่านรูปภาพ ได้แก่ Faster R-CNN, TensorFlow Object Detection และ YOLOv7 มาพัฒนา เพื่อวิเคราะห์รูปภาพผ่านกล้อง และ ใช้ PyGame ในการสร้าง Simulation
โดยมีสมมติฐานว่าถ้าปัญญาประดิษฐ์ใช้อัลกอริทึม (Algorithm) ที่เหมาะสม ในการประมวลผลที่ดีมากที่สุด แล้วจะสามารถแยกจำนวนประชากรแมลง และชนิดของแมลงได้อย่างแม่นยำ เพื่อนำไปใช้สำรวจและวิเคราะห์ปริมาณและชนิดของประชากรแมลงศัตรูพืชเพื่อคำนวณหาความเหมาะสมของจำนวนประชากรแมลงในแปลงเกษตรผ่านแบบการจำลองได้ดีที่สุด