AI-enabled Decision Support Systems for Sustainable Soil Management using Long-term Field Experiments and Integrated Data

Očekávaný výsledek:Činnosti v rámci tohoto tématu přispějí k pokroku při plnění cílů mise Půda a strategie EU pro půdu do roku 2030. Činnosti by měly rovněž přispět k provádění směrnice o monitorování a odolnosti půdy po jejím přijetí.Očekává se, že výsledky projektu přispějí ke všem těmto očekávaným výsledkům:lepší přijímání účinných řešení a strategií udržitelného hospodaření s půdou podporovaných systémy na podporu rozhodování založenými na umělé inteligenci ze strany správců půdy;jsou zavedeny harmonizované, standardní, spolehlivé, interoperabilní a přístupné metody, protokoly a logická architektura pro shromažďování a integraci údajů o dlouhodobých polních experimentech (včetně údajů s jinými soubory údajů);vědci, tvůrci politik a správci půdy získají lepší přístup ke komplexním a vysoce kvalitním údajům o půdě, což umožní lepší výzkum, informované rozhodování a účinné postupy hospodaření s půdou. Oblast působnosti:Dlouhodobé polní experimenty (LTE) lze definovat jako „zemědělské experimenty pro monitorování vlastností půdy a plodin za měnících se klimatických podmínek a různého obhospodařování s minimální dobou trvání 20 let“[1],[2]. LTE obvykle vlastní nebo spravují veřejné výzkumné instituce.Dlouhodobé terénní experimenty poskytují cenné informace o zdraví půdy a postupech udržitelného hospodaření s půdou a lze je považovat za kritickou infrastrukturu pro zemědělský výzkum. LTE však představují určitá omezení nebo potřeby, aby maximalizovaly svůj dopad.Při shromažďování a vykazování údajů o půdě jsou zapotřebí standardizované metody, aby byla zajištěna konzistentnost a srovnatelnost mezi různými studiemi a regiony.Existují příležitosti pro integraci údajů o půdě z dlouhodobých polních experimentů s jinými zdroji údajů (včetně výsledků projektů mise Půda, ale nejen) s cílem poskytnout komplexnější pochopení dynamiky a trendu zdraví půdy, jakož i reakce na politiky a strategie hospodaření.Zlepšení dostupnosti a interoperability údajů o půdě napříč platformami a zdroji může usnadnit společný výzkum a urychlit pokrok v oblasti hospodaření se zdravím půdy.K zachycení krátkodobé dynamiky půdy a změn specifických pro danou lokalitu, které mohou ovlivnit širší interpretaci trendů v oblasti zdraví půdy, je zapotřebí více časových a prostorových dat s vysokým rozlišením. Na druhé straně se nezávislé poradenské služby v oblasti zdraví půdy pro správce půdy často potýkají s problémy, jako je omezený přístup ke komplexním údajům, variabilita odborných znalostí a neschopnost poskytovat doporučení přizpůsobená různým místním podmínkám. Tyto služby se mohou potýkat s integrací složitých a dynamických faktorů, které ovlivňují zdraví půdy, což vede k obecnému poradenství, které nemusí účinně řešit konkrétní potřeby. Využívání špičkových technologií, jako je strojové učení a umělá inteligence, má příležitost analyzovat rozsáhlé a složité soubory dat o půdě, extrahovat smysluplné vzorce a vyvíjet prediktivní modely, které mohou zvýšit kvalitu poskytovaného poradenství, zlepšit rozhodování a podporovat účinnější a udržitelnější postupy hospodaření s půdou.Navrhované činnosti by měly:navrhnout a zavést standardizované protokoly a postupy pro harmonizovaný sběr údajů o půdě, které zajistí konzistentnost a srovnatelnost, z různých LTE a regionů v celé EU a přidružených zemích programu Horizont Evropa;vytvořit spolehlivé rámce pro integraci údajů LTE s dalšími příslušnými soubory údajů o zdraví půdy, včetně výstupů z projektů mise „Půda“, s cílem vytvořit komplexní databáze o zdraví půdy;rozvíjet interoperabilní systémy a platformy s otevřeným přístupem a uživatelsky vstřícné interoperabilní systémy a platformy s cílem zlepšit sdílení a přístupnost údajů, které výzkumným pracovníkům, poradcům, správcům půdy a dalším zúčastněným stranám umožní snadný přístup ke komplexním informacím o zdraví půdy a jejich využívání;vybudovat síť nejméně 50 LTE pokrývající nejreprezentativnější pedoklimatické regiony v EU a přidružených zemích zahrnující nejméně 7 vlastnických institucí za účelem testování a validace rozvinuté infrastruktury;podporovat využívání rozvinuté infrastruktury pro rozsáhlý sběr a integraci co největšího počtu databází relevantních pro zdraví půdy (LTE a dalších), například vytvořením intuitivních rozhraní a uživatelsky vstřícných platforem, partnerstvím s příslušnými organizacemi spravujícími LTE a/nebo vytvářením datových souborů, demonstračních projektů, zpětných vazeb a cyklů zlepšování nebo školicích a podpůrných služeb;vyvinout nástroje založené na umělé inteligenci pro analýzu integrovaných datových souborů (včetně veřejně dostupných, jako je CORDIS, úložiště SoilWise nebo úložiště, jako je Zenodo), extrahovat smysluplné vzorce a vytvářet prediktivní modely, které jsou podkladem pro dynamiku zdraví půdy a strategie hospodaření s půdou;zkoumat potenciálně korelované vysvětlující proměnné a jejich relativní příspěvek k výsledku s cílem usnadnit prostorové zmenšování a prognózování v regionech a oblastech s nedostatkem údajů pomocí předem vyškolených modelů hlubokého učení;vyvíjet a školit součásti UI s otevřeným zdrojovým kódem a/nebo modulární součásti UI, poskytovat komplexní dokumentaci a návody a zřizovat a podporovat komunity s otevřeným zdrojovým kódem, například pořádáním hackathonů, workshopů nebo on-line platforem s cílem podpořit vývoj, sdílení a integraci vyvinutých modulárních součástí UI do komerčních aplikací pro správce půdy a poradce se zaměřením na malé výrobce;těžit velká data z veřejně dostupných databází (např. CORDIS, úložiště SoilWise nebo úložiště, jako je Zenodo) s cílem předtrénovat modely hlubokého učení a mobilní aplikace umělé inteligence, které usnadní posuzování stavu půdy v reálném čase. Projekt (projekty) musí provádět přístup zahrnující více subjektů a zajistit odpovídající zapojení odvětví prvovýroby a všech příslušných aktérů (vlastníků půdy, zemědělců, vědců, poradců, místních/regionálních/vnitrostátních veřejných orgánů) v různých fázích vývoje a provádění