Une équipe de recherche multi-institutionnelle dirigée par le Maryland reçoit 10 millions de dollars pour transformer la conchyliculture avec une technologie intelligente

Une équipe de recherche multi-institutionnelle dirigée par le Maryland reçoit 10 millions de dollars pour transformer la conchyliculture avec une technologie intelligente

25 juin 2020 Non Par Chris Gratt


Des chercheurs à bord se sont réunis autour des huîtres

Des membres de l’équipe de recherche travaillent ensemble dans la baie de Chesapeake sur un essai de tir et de dragage d’huîtres. Photo: Yang Tao / Université du Maryland

“C’est une excellente occasion pour nous d’aider les communautés côtières des États-Unis et du Maryland, y compris l’Atlantique, le Pacifique, le golfe et Chesapeake.” – Clark Yang Tao School Professor

Une équipe multidisciplinaire dirigée par des ingénieurs de l’Université du Maryland (UMD) a reçu une subvention de 10 millions de dollars du National Food and Agriculture Institute du Département de l’agriculture des États-Unis (USDA) pour accélérer l’aquaculture durable des mollusques aux États-Unis.

L’équipe, dirigée par le professeur Mia Yu de l’école technique A. James Clark, développera de nouvelles technologies et un cadre de gestion durable pour aider les agriculteurs à récolter le potentiel économique et les avantages environnementaux de la conchyliculture, qui jusqu’à présent étaient des outils et des méthodes étroitement dépassés.

«L’aquaculture des mollusques comme les huîtres, les crustacés et les moules fournit une source durable et bénéfique pour l’environnement d’aliments riches en protéines, ainsi qu’un moyen de développer l’économie dans les zones côtières rurales», a déclaré Yu, qui dirigera une équipe multi-institutionnelle d’ingénieurs, de biologistes, d’informaticiens, d’économistes et d’enseignants. “Jusqu’à présent, nous n’avons pas vraiment exploré le potentiel de cette industrie car elle repose toujours sur des technologies anciennes – dans certains cas, des outils qui remontent à des centaines d’années.

“En développant et en incorporant des technologies avancées dans la conchyliculture, y compris l’utilisation de la surveillance des drones sous-marins et la récolte intelligente, nous pouvons atteindre une forte augmentation de la production”, a déclaré Yu.

L’équipe – représentant une vaste expertise dans la détection et l’imagerie, la robotique et l’intelligence artificielle, l’automatisation pour l’agriculture et les fruits de mer, l’économie de l’expansion de l’aquaculture, la biologie des mollusques et le développement de logiciels – comprend des collaborateurs UMD de la A. James Clark School of Engineering; Collège d’agriculture et des ressources naturelles; et la Faculté des sciences informatiques, mathématiques et naturelles, ainsi que des chercheurs du University of Maryland Center for Environmental Science (UMCES), de l’Université du Maryland Eastern Shore (UMES), de la Louisiana State University (LSU), du Pacific Shellfish Institute, du Virginia Polytechnic Institute et de l’État University (VT) et le Fraunhofer USA Center for Experimental Software Engineering.

L’aquaculture des mollusques est peut-être la forme d’aquaculture la plus durable sur le plan environnemental, mais aussi un moteur important de l’économie côtière. L’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) a fait de l’Amérique une place de choix pour la croissance potentielle de l’industrie de cette source de protéines de haute qualité et nutritive, mais cette industrie n’a pas les avancées technologiques de base que l’on trouve dans le monde numérique et automatisé d’aujourd’hui.

«Nous devons moderniser la technologie utilisée dans l’aquaculture des mollusques et crustacés, ce qui est des décennies, voire des siècles, derrière la technologie utilisée dans l’agriculture agricole», a déclaré le professeur d’école Clark Yang Tao, un associé de soutien. “Technologies basées sur les drones pour la recherche sur les cultures et la détection précoce des maladies. Cultures axées sur la vision. Vintage guidé par GPS. Ces technologies existent pour l’agriculture terrestre; pourquoi pas pour la conchyliculture?

“Pour nous, c’est une excellente occasion d’aider les communautés côtières des États-Unis et du Maryland, y compris l’Atlantique, le Pacifique, le Golfe et Chesapeake”, a déclaré Tao.

Les pratiques et technologies existantes utilisées dans la conchyliculture présentent de nombreux inconvénients. Par exemple, la récolte des coquilles au fond d’une culture repose sur le dragage, dans lequel les machines tirent un filet au fond d’un océan, d’une baie ou d’une autre étendue d’eau pour racler et collecter les coquilles enterrées. Le processus est très imprécis et peut être écologiquement catastrophique avec les récifs nuisibles, qui sont un habitat important pour les huîtres et d’autres espèces aquatiques.

Synthétisant les avancées récentes de la robotique, de l’automatisation agricole, de la vision par ordinateur, des capteurs et de l’imagerie et de l’intelligence artificielle, l’équipe développera de nouvelles technologies intelligentes et un cadre de gestion pour aider à accroître la productivité et la rentabilité des agriculteurs et des économies côtières. en même temps une meilleure protection des écosystèmes aquatiques fragiles.

“Nous avons une vaste expérience dans la navigation par drone et la reconnaissance d’objets, mais ce projet nous donnera l’occasion de développer de nouvelles techniques et théories pour la vision par ordinateur sous-marine et la robotique. L’environnement sous-marin est très bruyant avec un mauvais éclairage, ce qui présente de nombreux défis que nous devrons surmonter pour réussir », a déclaré Yiannis Aloimonos, un associé frontalier et professeur d’informatique UMD avec une nomination conjointe à l’Institut d’études avancées en informatique de l’Université du Maryland.

Un tel exemple que l’équipe espère appliquer est la récolte intelligente d’huîtres de précision. Ce processus combinerait des technologies de pointe pour surmonter certains des défis propres à l’agriculture des fonds marins.

«Dans l’agriculture terrestre, les conducteurs de tracteurs utilisent des indices visuels tels que les lignes de récolte pour obtenir une récolte précise; cependant, il n’y a aucun signe géovisuel pour les conchyliculteurs. Ceci, combiné à l’inexactitude du GPS maritime, conduit à des pistes de dragage désorganisées et inutiles », a déclaré Tao. “Un processus de dragage intelligent qui comprend les technologies modernes disponibles telles que le GPS haute précision en temps réel, l’imagerie sous-marine et le positionnement du sonar, ainsi que des tests environnementaux avancés vous aideraient – et ce sont des solutions à portée de main.”

L’équipe de recherche note l’importance de l’effort mené par le Maryland. Les huîtres ont une longue et douce histoire dans la région de la baie de Chesapeake, et l’industrie aquacole se développe rapidement dans le Maryland. Selon la Chesapeake Bay Foundation, l’industrie aquacole de l’île de Chesapeake croît d’environ 15% par an et représente des centaines d’agriculteurs.

“Les huîtres – y compris celles cultivées dans des fermes – améliorent l’environnement, donc l’expansion de l’industrie bénéficiera également à la santé de Chesapeake Bay”, a déclaré Matthew Gray, professeur adjoint et associé à l’UMCES lors de la remise du prix. “Nous sommes ravis de voir comment la technologie peut améliorer la production tout en rendant la production plus respectueuse de l’environnement ou même bénéfique pour l’environnement.”

Grâce à de nombreuses années de participation et de discussions avec l’industrie ostréicole, l’équipe de vulgarisation de l’UMD a évalué les besoins des parties prenantes du secteur national des mollusques et crustacés du bas de la culture. Ils travailleront à la formalisation de ce réseau par le développement d’un comité consultatif, qui servira également de moyen de planifier les tests sur le terrain des équipements à des emplacements hydrographiquement différents pour garantir des résultats de test qui peuvent être appliqués à de vastes zones.

“Les conchyliculteurs ont besoin d’une technologie de pointe, telle que celle qui est maintenant utilisée par les agriculteurs sur terre, pour augmenter la production et accroître la production afin de fournir des aliments de qualité à la nation. L’intégration de la robotique, ainsi que d’autres technologies de pointe, dans la conchyliculture leur permettra d’être compétitifs et rentables tout en travaillant dans un environnement sous-marin », a déclaré Don Webster de UMD Extension, un associé de soutien.

L’équipe d’éducation, UMES, est une organisation historiquement noire de 1890 affectée à la terre. Grâce à ce partenariat, l’équipe prévoit de préparer les étudiants de premier cycle, en particulier les étudiants socialement et économiquement défavorisés et les étudiants de première génération des zones côtières rurales, à devenir une main-d’œuvre qualifiée dans l’industrie de l’aquaculture américaine. Le Maryland 4-H servira de partenaire éducatif supplémentaire en développant et en maintenant un camp d’été et une compétition de robotique.

Le professeur Miao Yu est membre du Département de génie mécanique et de l’Institut de recherche sur les systèmes du Clark College; cet effort a été inspiré par sa précédente initiative «Good Robotics» qu’elle a fusionnée et suivie en tant qu’ancienne directrice du Maryland Robotics Center. Le professeur Yang Tao est membre du corps professoral du département de bio-ingénierie de Fischell à la Clark School et directeur du laboratoire de bio-imagerie et de vision mécanique.

Les autres membres de l’équipe sont Yiannis Aloimonos (UMD), Nikhil Chopra (UMD), Don Webster (UMD), Matt Parker (UMD), Cathy Liu (UMD), Matthew Gray (UMCES), Yuanwei Jin (UMES), Brian Callam (LSU). )), Bobby Hudson (Pacific Shell) et Jonathan van Senten (VT).

L’école technique A. James Clark de l’Université du Maryland sert de catalyseur pour la recherche, l’innovation et l’apprentissage de haute qualité, avec la promesse que tous les diplômés seront prêts à affronter les grands défis (énergie, environnement, sécurité et santé humaine) du 21e siècle. L’école Clark se consacre à diriger et à transformer la discipline et la profession d’ingénieur, à accélérer l’entrepreneuriat et à transformer les activités de recherche et d’enseignement en nouvelles innovations qui utilisent des millions de personnes. Visitez-nous en ligne à eng.umd.edu et suivez-nous sur Twitter @ClarkSchool.