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Enabling Precision Agriculture Through Embedded Sensing With Artificial Intelligence

Shadrin, Dmitrii und Menshchikov, Alexander und Somov, Andrey und Bornemann, Gerhild und Hauslage, Jens und Fedorov, Maxim (2020) Enabling Precision Agriculture Through Embedded Sensing With Artificial Intelligence. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 69 (7), Seiten 4103-4113. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TIM.2019.2947125. ISSN 0018-9456.

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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1109/TIM.2019.2947125

Kurzfassung

Artificial intelligence (AI) has smoothly penetrated in a number of monitoring and control applications, including agriculture. However, research efforts toward low-power sensing devices with fully functional AI on board are still fragmented. In this article, we present an embedded system enriched with AI, ensuring the continuous analysis and in situ prediction of the growth dynamics of plant leaves. The embedded solution is grounded on a low-power embedded sensing system with a graphics processing unit (GPU) and is able to run the neural network-based AI on board. We use a recurrent neural network (RNN) called the long short-term memory network (LSTM) as a core of AI in our system. The proposed approach guarantees the system autonomous operation for 180 days using a standard Li-ion battery. We rely on the state-of-the-art mobile graphical chips for “smart” analysis and control of autonomous devices. This pilot study opens up wide vista for a variety of intelligent monitoring applications, especially in the agriculture domain. In addition, we share with the research community the Tomato Growth data set.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135740/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Enabling Precision Agriculture Through Embedded Sensing With Artificial Intelligence
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Shadrin, DmitriiSkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, Russiahttps://orcid.org/0000-0003-3486-8214NICHT SPEZIFIZIERT
Menshchikov, AlexanderSkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, Russiahttps://orcid.org/0000-0003-2842-4414NICHT SPEZIFIZIERT
Somov, AndreySkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, Russiahttps://orcid.org/0000-0002-4615-3008NICHT SPEZIFIZIERT
Bornemann, Gerhildgerman aerospace center (dlr), institute of aerospace medicine, gravitational biology, cologne, germanyhttps://orcid.org/0000-0001-7498-3423NICHT SPEZIFIZIERT
Hauslage, Jensgerman aerospace center (dlr), institute of aerospace medicine, gravitational biology, cologne, germanyhttps://orcid.org/0000-0003-2184-7000NICHT SPEZIFIZIERT
Fedorov, MaximSkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, Russiahttps://orcid.org/0000-0003-3901-3565NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Juli 2020
Erschienen in:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:69
DOI:10.1109/TIM.2019.2947125
Seitenbereich:Seiten 4103-4113
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0018-9456
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Artificial intelligence (AI), Embedded sensing, precision agriculture, Sensing and control, Smart sensing
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt :envihab (alt), R - Vorhaben Biowissenschaftliche Exp.-vorbereitung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Gravitationsbiologie
Hinterlegt von: Duwe, Helmut
Hinterlegt am:12 Aug 2020 09:51
Letzte Änderung:12 Aug 2020 09:51

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