การพัฒนาการจำลองระบบนิเวศแมลงศัตรูพีชตามแบบชีวะวิธีผ่านการตรวจจับและวิเคราะห์ผ่านภาพด้วยเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ธราเทพ เดชะผล, รวิสรา ศรีจันทร์, จิระวัฒน์ โตวัฒน์นิมิต

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

รุ่งกานต์ วังบุญ, เนตรวนีย์ ชาวอินเอก

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนปรินส์รอยแยลส์วิทยาลัย

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

การระบาดของแมลงศัตรูพืชเป็นปัญหาทางเศรษฐกิจซึ่งปัญหานี้มีสาเหตุมาจากการสูญเสียสมดุลและความหลากหลายทางระบบนิเวศ จากสถิติพบว่าปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มีผลกระทบกับโลกเป็นอันดับ 1 คือ การสูญเสียความหลากหลายในชีวภาพ ซึ่งความรุนแรงอยู่เกินระดับที่โลกสามารถรองรับได้โดยองค์การอาหาร และ การเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) ได้ประมาณค่าว่าผลผลิตทางการเกษตรถึง 40% สูญเสียไปเนื่องจากศัตรูพืช โดยในแต่ละปี โรคในพืชมีผลกระทบต่อเศรษฐกิจโลกกว่า 220 พันล้านเหรียญสหรัฐ และ แมลงต่างถิ่นมีผลกระทบอย่างน้อย 70 พันล้านเหรียญต่อปี ฉะนั้นเกษตรกรมีความจําเป็นที่จะต้องสํารวจ และสังเกตการเปลี่ยนแปลงของประชากรแมลงศัตรูพืชอย่างสม่ำเสมอ และจากความเสียหายดังกล่าวเกษตรกรต้องแทรกแซงกลไกธรรมชาติเพื่อที่จะกำจัดแมลงด้วยตนเองโดยใช้วิธีทางกายภาพ ชีวภาพ หรือ เคมีหนึ่งในวิธีกำจัดแมลงศัตรูพืชที่นิยมใช้กัน คือ การใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชส่งผลกระทบโดยตรงกับสิ่งแวดล้อม รวมถึงสุขภาพของเกษตรกรและผู้บริโภคที่จะสะสมจนเป็นต้นเหตุของโรคมะเร็ง อัมพฤกษ์ อัมพาต และ โรคผิวหนัง ทางผู้จัดทําจึงมีแนวคิดที่จะพัฒนา “การพัฒนาระบบสำรวจแมลงศัตรูพืชผ่านการตรวจจับและวิเคราะห์ผ่านรูปภาพตามแบบชีววิธีด้วยเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์” โดยมีวัตถุประสงค์ คือ (1) เพื่อศึกษาและพัฒนา AI ด้วย YOLOv7 ที่สามารถตรวจจับแมลงศัตรูพืชและแมลงศัตรูธรรมชาติ เพื่อนำไปประมวลผลประชากรแมลงในพื้นที่ (2) เพื่อศึกษาและพัฒนาอัลกอริทึมการหาความหนาแน่นของประชากรแมลงในระบบนิเวศ โดยใช้ข้อมูลจาก AI ในข้อที่ 1 (3) เพื่อศึกษาและพัฒนาแบบจำลองระบบนิเวศในไร่นาข้าวให้เหมือนกับของจริงมากที่สุด เพื่อให้เกษตรกรสามารถนำข้อมูลรูปถ่ายจากกับดักมาจำลองระบบนิเวศในไร่นาในรูปแบบ Simulation โดยสามารถดูการเปลี่ยนแปลงของไร่นาตนเองผ่านใน Simulation ได้ (4) เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบผลการทำนายของ Simulation กับงานวิจัยเพื่อให้ได้ผลใกล้เคียงมากที่สุด (5) เพื่อเป็นพื้นฐานในการพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ในการสำรวจและวิเคราะห์ปริมาณและชนิดของแมลง และแบบจำลองระบบนิเวศในไร่นาข้าว เพื่อให้เกษตรกรสามารถใช้ชีววิธีในการกำจัดแมลงศัตรูพืชแทนการใช้สารเคมี โดยการศึกษาและพัฒนาระบบสำรวจแมลงศัตรูพืชกลุ่มผู้วิจัยได้เลือก Model ของปัญญาประดิษฐ์ YOLOv7 มาพัฒนา เพื่อวิเคราะห์รูปภาพผ่านกล้อง และ ใช้ PyGame ในการสร้าง Simulation

โดยมีสมมติฐานว่าถ้าปัญญาประดิษฐ์พัฒนาอัลกอริทึม (Algorithm)และแบบจำลองระบบนิเวศที่เหมาะสม ในการประมวลผลที่ดีมากที่สุด แล้วจะสามารถแยกจำนวนประชากรแมลง และชนิดของแมลงได้อย่างแม่นยำ เพื่อนำไปใช้สำรวจและวิเคราะห์ปริมาณและชนิดของประชากรแมลงศัตรูพืชเพื่อคำนวณหาความเหมาะสมของจำนวนประชากรแมลงในแปลงเกษตรผ่านแบบการจำลองได้ดีที่สุด