ระบบปลูกพืชอัจฉริยะด้วยเทคโนโลยีเอไอ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พิพัฒน์พงศ์ ทรัพย์ธรานนท์, ญาณิศา ประสานสุข, กิตติวรา อัมพุชสิริ

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฏฐนันท์ เพชรสกุลศิริ, สาธิต ชุมของ

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนห้องสอนศึกษา

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ในปัจจุบันเห็ดเผาะเป็นที่นิยมของผู้คนในการบริโภคในช่วงหน้าฝน ทำให้ชาวบ้านในพื้นที่จังหวัดแม่ฮ่องสอน มักเข้าป่าเพื่อเก็บเห็ดเผาะมาจำหน่าย แต่ผลกระทบที่ตามมาคือ ระบบนิเวศสูญเสียความหลากหลาย เห็ดเผาะมักเกิดเป็นจำนวนมากเฉพาะช่วงต้นฤดูฝน ตั้งแต่เดือนพฤษภาคมถึงเดือนมิถุนายนเพียงหนึ่งครั้งต่อปีซึ่งสามารถสร้างรายได้ให้แก่ชาวบ้านในพื้นที่เป็นจำนวนมาก แต่วิธีการเก็บเห็ดนั้นต้องอาศัยประสบการณ์และความชำนาญเพราะเป็นการเสี่ยงอันตราย และต้องมีการเผาหน้าดินเพื่อทำให้หาได้สะดวกขึ้น โครงงานนี้มีจุดมุ่งหมาย เพื่อลดการสูญเสียความหลากหลายทางระบบนิเวศและประยุกต์ใช้ความรู้ด้านเทคโนโลยี มาประดิษฐ์เครื่องวัดตัวแปรสภาพแวดล้อมอัจฉริยะ(Environment Data Collector) ซึ่งจะเก็บค่าตัวแปรสภาพแวดล้อมในป่า ได้แก่ ความชื้นในดิน, ความชื้นในอากาศ, อุณหภูมิในดิน, อุณหภูมิในอากาศ และความเข้มแสง โดยเครื่องวัดจะใช้สมองกล Wemos-D1-R32 ซึ่งสามารถส่งข้อมูลไปยังคราวด์เพื่อเก็บข้อมูลสภาพแวดล้อมแบบเรียลไทม์ และใช้ความรู้ด้านเอไอโดยใช้อัลกอริทึมการวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้นแบบพหุ (Multiple Linear Regression) มาประมวลผลหาความสัมพันธ์ของข้อมูลตัวแปรสภาพแวดล้อม เพื่อหาสมการสภาพแวดล้อมของป่า (Forest Environment Equation) เพื่อหาเอกลักษณ์ของสภาพแวดล้อมของป่าที่มีการเจริญเติบโตของเห็ดเผาะทุกปี จากนั้นนำสมการที่ได้มาประดิษฐ์โรงเพาะอัจฉริยะ (Mini Space Box) เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมของป่าข้างต้น โดยจากการทดลองพบว่าเชื้อเห็ดเผาะสามารถเจริญเติบโตได้แต่ไม่ออกดอก การทำโครงงานในครั้งนี้จะทำการปรับปรุงระบบโดยการเพิ่มตัวแปรสภาพแวดล้อมที่จะเก็บเพิ่ม คือ ค่า pH และค่า NPK ในดิน และปรับปรุงอัลกอริทึมในการใช้ประมวลผลข้อมูลของเอไอโดยจะใช้ การถดถอยเชิงพหุนาม (Multivariate Polynomial Regression) โดยมีสมมติฐานที่ว่า ข้อมูลไม่ได้สัมพันธ์กันเป็นเส้นตรง ดังนั้นในการปรับปรุงระบบครั้งนี้คาดว่าจะได้สมการที่บ่งบอกถึงเอกลักษณ์ของป่าที่ดีขึ้นและทำให้สามารถจำลองสภาพแวดล้อมของป่าได้ใกล้เคียงความจริงมากยิ่งขึ้น โดยจะทำการทดสอบประสิทธิภาพของระบบที่ปรับปรุงข้างต้นกับพืช 3 ชนิด ได้แก่ ถั่วงอก ต้นอ่อนทานตะวัน และ ผักบุ้งจีน

จากการศึกษาพบว่า พืชที่ทำการเพาะปลูกในโรงเพาะอัจฉริยะทั้ง 3 ชนิด สามารถเจริญเติบโตได้ดีกว่าการเพาะปลูกในธรรมชาติ และการใช้การวิเคราะห์การถดถอยเชิงพหุนาม ทำให้ได้สมการสภาพแวดล้อมของป่าใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากขึ้น นั่นคือระบบที่ปรับปรุงใหม่นี้มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าเดิมและผู้ทำโครงงานจะนำระบบนี้ไปใช้ในการเพาะปลูกเห็ดเผาะสำหรับฤดูกาลหน้าและคาดหวังว่าเราจะสามารถสร้างป่าจำลองที่สามารถเพาะเห็ดเผาะได้จริง ดังนั้นนอกจากจะลดการสูญเสียความหลากหลายทางระบบนิเวศจากการเก็บเห็ดเผาะทุกปีแล้ว ยังสามารถเพาะปลูกพืชอื่น ๆ นอกฤดูกาลและปลูกในบริเวณที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการเพาะปลูกได้ทุกที่ทั่วโลกอีกด้วย โครงงานนี้จึงเป็นการพัฒนาการใช้เทคโนโลยีสมองกลและการเทคโนโลยีเอไอกับการเกษตรของโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ