פריצת דרך במחקר להארכת חיי מדף של תוצרת חקלאית, באמצעות בינה מלאכותית

צילום: הפורטל לחקלאות טבע וסביבה

נוכח אתגרי משבר האקלים, ובהמשך למגמה העולמית לצמצום הפחת במזון הטרי (ההערכה היא ש 40%-25% מהמזון הטרי נזרק) - גדל הצורך בהארכת חיי המדף של תוצרת חקלאית לאחר הקטיף בבתי הקירור והאיסום.

» רוצים לקבל עדכונים נוספים ? הצטרפו אלינו לווטסאפ / טלגרם / פייסבוק

מחקר מדעי חדש שנערך במכון המחקר מיגל, מהווה פריצת דרך בתחום הארכת חיי המדף בפרט, ושימוש בבינה מלאכותית להגדלת הפריון בגידולים חקלאיים במבני גידול מבוקרים בכלל.

את המחקר שנתמך על ידי משרד החדשנות המדע והטכנולוגיה ומשרד החקלאות, הובילו פרופ' עפר שיר, מדען מחשב וראש החוג במדעי המחשב במכללת תל-חי וחוקר במכון המחקר מיגל. פרופ' שיר חוקר כבר מעל עשור את יכולות המחשב לתרום למחקר מדעי ולהשתלב בניסויי מעבדה. וד"ר דני גמרסני, חוקר מדעי הצמח ומרצה במכללת תל-חי, המתמחה בפוסט-הרבסט ופיזיולוגיה של הפרי שחוקר את תחום מצב הירקות והפירות מרגע האסיף/קטיף, ועד בכלל.

בתחום הארכת חיי מדף, קיימים בעולם טיפולים והמלצות לשימור פירות וירקות. קבוצות מחקר פרסמו עם השנים טיפולים מומלצים, לאור הבנה מדעית של כימיית הטיפול ופיזיולוגית הפרי ודיווחו על השפעתם. אך המחקר החדש בוחן שילובים של מספר טיפולים בעוצמות שונות, ואופטימליות של הטיפולים המוצעים ביחס לטוב ביותר שניתן להשיג- שטרם נבחנו במכוני מחקר בעולם.

פרופ' שיר וד"ר גמרסני, ערבו במחקר בינה המלאכותית ובחנו שילובים של כלל הטיפולים האפשריים, בעוצמות כלשהן, והפעלת אלגוריתמי חיפוש מתקדמים בכדי להציע קומבינציות כאלו שיהפכו למעשה לפרוטוקולי טיפול מורכבים משמעותית מהפרוטוקולים המוכרים כיום.

הפרי שנבחר לניסויים הינו המלפפון, הסובל מפחת גבוה ביותר ברשתות השיווק בארץ ובעולם, ירק בעל ערך מסחרי גבוה ומקור טוב לנוגדי-חמצון, מגנזיום, ויטמין סי וסיבים תזונתיים. הארכת חיי המדף של המלפפון הינה אתגר פוסט-הרבסט עולמי אמיתי, שהפך למטרת המחקר של פרופ' שיר וד"ר גמרסני.

למלפפון פוטנציאל פוסט-הרבסט מוגבל של פחות מ-14 ימי אחסון, כתוצאה מאיבוד מסה, שינוי צבע הקליפה, התרככות, הידבקות בפטרת, ופגמים חזותיים נוספים. כמו כן, מלפפונים רגישים ביותר לנזקי קור כאשר הם מאוחסנים בטמפרטורות הנמוכות מ -7°C—10°C, -המביאים להידרדרות מהירה במצבם.

לצורך הניסויים, הועברו מלפפונים טריים מיד עם קטיפתם למרכז לחדשנות בפוסט-הרבסט במכון המחקר מיגל, עברו מדידות קפדניות, וטופלו ע"י צוות המעבדה בהתאם לפרוטוקולי טיפול שהציעה הבינה המלאכותית ואוחסנו למשך 4 שבועות, בהתאם לתנאים שהוגדרו ע"י האלגוריתם ובסיומם הוצאו ועברו מדידות קפדניות של מצבם. מדד ההצלחה של הפרוטוקול הוגדר כמזעור השינוי במצב הפרי מאז הקטיף. כלומר, מניעת איבוד מסה, צמצום שינוי הצבע, דרגת הקשיות וכד'.

תוצאות הניסוי להארכת חיי המדף של תוצרת חקלאית באמצעות בינה מלאכותית. צילום: מכון המחקר מיגל
 

בתום מערך הניסויים, בעזרת האלגוריתם, נמצאו מספר פרוטוקולים שונים, שעל פיהם נרשמה הצלחה לאחסון המלפפונים ולהביאם למצב טוב יותר משמעותית מהטיפולים שהיו מוכרים עד כה (ובפרט, טיפול הרפרנס של המעבדה בו היה שימוש עד למחקר וניסוי זה). בנוסף- מלפפונים במצב טוב אוחסנו מחדש לתקופת המשך של 5 שבועות נוספים, ובסיומה נמדדו שוב. התוצאה- המלפפונים שמרו על איכות פוסט-הרבסט מפתיעה באיכותה, לעומת טיפול הרפרנס שלא הצליח למנוע רקבון. זהו הישג בינלאומי של פוסט-הרבסט באחסון מלפפונים למשך 9 שבועות!

בהמשך להצלחת המחקר, בוחנים כעת החוקרים במיגל אפשרויות להרחבת הפעלת האלגוריתם לאופטימיזציה והרכבת פרוטוקולים מורכבים באמצעות בינה מלאכותית גם בתחומי חקלאות נוספים. אחד מהם הינו התאמה ליצירת פרוטוקולי לגידול בתחומי חקלאות ורטיקלית וחקלאות אינטנסיבית במבני גידול מבוקרים, בהם קיימות השפעות של תאורה, הרכב הגזים, טמפרטורה, הרכב תמיסות הדשן וטמפרטורות המים וכד'. בעולם טרם נחקר תחום הגידול ופרוטוקולי הגידול בסביבה מבוקרת תוך בחינת מספר רב של פרמטרים ובסיוע מחשב לחזות את השילובים האופטימליים.

הילה חדד-חמלניק, מנכ"לית משרד החדשנות המדע והטכנולוגיה: "מדובר בהישג מדעי של חוקרי מכון המחקר מיגל, אשר ישפיע לטובה על צלחת הסלט של כולנו. זוהי דוגמא מובהקת לאימפקט של מכוני המחקר והפיתוח של משרד החדשנות והמדע, המבצעים מחקרים חדשניים וחשובים בפריפריות הגיאוגרפיות של המדינה תוך שימוש בנגישות המוגברת שלהם לשטחים החקלאיים שבסמוך להם. ישראל היא מדינה מובילה במחקר בתחומי הפוד-טק והחקלאות, ואנחנו גאים להוביל לפריצות דרך משמעותיות בתחום".

דוד זיגדון, מנכ״ל מכון המחקר מיגל: ״המחקר של פרופ׳ שיר וד״ר גמרסני מהווה אבן דרך משמעותית בדרך לפתרון אחת הבעיות המשמעותיות ביותר בעולמנו – הביטחון התזונתי. לצד האוכלוסייה שגדלה, קטנים אמצעי הייצור, הקרקע והמים. הרצון לגדל מוצרי מזון בצורה יעילה באותה צורה של משאבים גדל ויחד אתו הצורך להפחית באופן ניכר את הפסולת של התוצרת הטרייה. המחקר הזה עונה על שני האתגרים האלה באמצעות בינה מלאכותית. זו אבן דרך משמעותית בשימוש בבינה מלאכותית בחקלאות״.

» פורסם בחדשות