A Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Kara által meghirdetett Kutatóiskola pályázatra benyújtott kutatási programunk címe: Hibridkukorica 3D morphometria; tudományterület: geoinformatika, távérzékelés, növénybiológia. 2022. november 11-én értesültünk róla, hogy kutatási programunk elfogadásra került. Az eredményhirdetésre november 25-én, Szegeden, a TTIK Bolyai épületében került sor a kutatóiskolai konferencia keretén belül.
Dr. Papp Tamás általános és tudományos dékánhelyettes úr köszöntőjét követően Dr. Szekeres András, a Mikrobiológiai Tanszék tudományos főmunkatársának előadását hallgathattuk meg „A növényekben élő gombák különleges képességei” címmel. „Az SZTE TTIK Kutatóiskolája 2022/2023.” pályázat ünnepélyes eredményhirdetése következett, melynek során kiderült, hogy az iskolánk által benyújtott pályázat I. helyen végzett. Az erről szóló oklevelet Dr. Papp Tamás általános és tudományos dékánhelyettes úr adta át Dr. Bagi Krisztina biológia-kémia szakos középiskolai tanárnak, a kutatási program témavezetőjének. A rendezvényen Kovács Bence 11.A és Bartos Dániel 11.1.G2 osztályos tanulók, valamint Fekete Adrienn szakmai igazgatóhelyettes asszony is részt vettek. A konferencia a 2021/2022. évi nyertes pályamunkák bemutatkozásával folytatódott.
Projektünk célja egyrészt a meglévő kapcsolatok továbbfejlesztése. A Nemzetközi Űrállomás DESIS szenzorának programozott űrfelvételeit elemzik a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Karának kutatói a Mezőhegyesi Ménesbirtok munkatársaival közös projektben. Az egyedülálló földmegfigyelési kísérlet kiváló lehetőséget nyújt a termesztett növények megfigyelésére a különböző fejlődési szakaszokban.
A távérzékelési kísérlet során a Nemzeti Ménesbirtok és Tangazdaság Zrt. az SZTE TTIK Alkalmazott Geoinformatikai és Távérzékelési Laboratóriumával együttműködésben megnyert pályázat révén a DESIS nevű hiperspektális szenzor a 2021-2022. évi vegetációs időszakban a mezőhegyesi földterületeket monitorozza. A hiperspektrális képalkotás technológiájában még számtalan kiaknázatlan lehetőség rejlik a mezőgazdaság számára.
2019 tavaszán a német Légi- és Űrtávérzékelési központ (DLR-Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) saját fejlesztésű és építésű távérzékelési szenzort helyezett el a Nemzetközi Űrállomáson. Céljuk, hogy vizsgálják a Földön végbemenő geofizikai változásokat. A DESIS egy környezeti és erőforrás monitorozó rendszer, amely nagy pontossággal képes ábrázolni a földfelszínt, az óceánokat és a légkört. A hagyományos műholdfelvételektől eltérően a DESIS hiperspektrális felvételeket készít. Mivel minden molekulának különböző fényvisszaverési görbéje, azaz spektruma van, így a különböző anyagok könnyen beazonosíthatóak egy már megalkotott spektrumkönyvtárból. A hiperspektrális eljárást eredetileg idegen égitestek vizsgálatára hozták létre, így tudják a felszínén található anyagokat nagy biztonsággal meghatározni, például a Mars felszíni összetevőit is ilyen technológiával határozták meg. Jelenleg a DESIS az űrben található legnagyobb teljesítményű hiperspektrális földmegfigyelő eszköz. A szenzor távérzékelése során 235 sávban készíti a felvételeket, a spektrális felbontása révén akár molekulaszintű elemzés elvégzését is lehetővé teszi.
Az űrfelvételek a Nemzeti Ménesbirtok és Tangazdaság Zrt. közel 400 km2-es területéről készültek, a DESIS szenzora május elsejétől egészen október végéig minden áthaladáskor készített felvételeket. A kapott adatokat az SZTE Természettudományi Kar Alkalmazott Geoinformatikai és Távérzékelési Laboratóriumának kutatói elemezték. A tervezett projekt keretein belül a tanulókkal szeretnénk meglátogatni a laboratóriumot és a helyszínen betekintést nyerni a 2022. évi, legújabb képek elemzésébe.
Az iskolai projekt célja másrészről, hogy laborkörülmények között és terepen eltérő fajtájú hibridkukorica növények alaktani sajátosságait rögzítsük és abból adatbázisokat hozzunk létre.
Talajra kihelyezhető eszközt tervezünk, egy teleszkópos rudat, amely egy körgyűrűn 360o-os mozgást végez. A rúd pásztorbothoz hasonló végére 4 db 16 mpx-es sportkamerát szeretnénk elhelyezni. A pontos adatgyűjtés érdekében vízmértékkel állítjuk be az eszközt, az éjszakai felvételekhez led fényforrásokat alkalmazunk. A növény teljes élettartama alatt az összes fenológiai fázist fotózzuk.
Többek között eltérő körülmények között vizsgálni szeretnénk a fejlődési ütemet a vetéstől a betakarításig, illetve különleges figyelmet szentelnénk a növények címerének – az így nyert adatok felhasználásával később tőszámláló és címerdetektáló rendszereket szeretnénk fejleszteni. A fejlesztés középtávú célja a gépi címerezés (vágó- és tépőfejek) után elmaradt címerek detektálása drónfelvételek alapján, mesterséges intelligencia által, a korábban felépített adatbázisból. A vágófejek hidraulikus hajtással rendelkeznek, mikor áthaladnak a címerezendő kukoricasorokon, levágják a növények felső részét. A tépőfejek ugyancsak hidraulikus meghajtással keresztülhaladnak a kukoricamezőn és kihúzzák a növényből a kukoricahajat, felfogva azt, miközben a tépőfejhez tartozó gumiabroncsok nagy sebességgel a szemközti irányba haladnak. A költséges kézi munkaerő alkalmazását szeretnénk minimalizálni azáltal, hogy az AI pontosan meghatározza azon területeket, ahol a gépi címerezést követően szükséges az emberi beavatkozás. A különféle címereket (fajtától, illetve a tökéletlen egy- vagy két menetben történt gépi vágástól, tépéstől függően) szeretnénk modellezni, a modelleket 3D nyomtatóval kinyomtatni, ezeket később felhasználni további tanuló algoritmusokban. A klímaváltozás a hibridkukorica vetőmagtermesztése során is új problémákat vetett fel, Mezőhegyesen is megnőtt a hőségnapok száma, időjárásunk egyre inkább szélsőséges. Ezek a szélsőségek, mint a növekvő nyári hőség, a légköri aszály, a csapadék mennyiségének és eloszlásának változása, a vetőmagtermesztés technológiájában változtatásokat tesznek szükségessé. A virágzás és termékenyülés során az életképes és a bibeszálakra jutó pollen mennyisége határozza meg a szemtermés mennyiségét, és ezáltal a minőségét is, tekintve, hogy a kevés szemet tartalmazó csöveken igen nagy arányban képződnek a kerek frakcióba sorolható szemek, melyeknek sokkal rosszabb a csírázóképessége, mint a lapos frakcióba tartozó (és közepes méretű) szemeknek. A pollen mennyiségének vizsgálata által szeretnénk bővebb információkat kapni az egyes fajták pollentermelő képességéről, valamint arról, hogy az időjárási viszonyok milyen mértékben befolyásolják a pollen mennyiségét.
Szakértő és szerző, a kutatási program középiskolai témavezetője Dr. Bagi Krisztina biológia-kémia szakos középiskolai tanár, PhD fokozattal rendelkezik biológiai tudományok tudományágban.
Bagi Krisztina biológia-kémia szakos tanárként végzett a szegedi József Attila Tudományegyetemen és utána még két évig az egyetem Biokémiai Tanszékén maradt posztgraduális képzésen. Az ezt követő években középiskolai tanárként dolgozott, ezért költözött Mezőhegyesre 2004 szeptemberében, ahol – akkori nevén – a Békés Megyei Mezőhegyesi Szakképző Iskola és Kollégiumban helyezkedett el. Máig ebben az iskolában tanít. Közben elkészítette a biológia tudományterületen a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi Karán a PhD dolgozatát, amelyet 2007-ben védett meg. Témája: sertés hasnyálmirigy lipáz (PPL) rögzítése és gyakorlati felhasználása. Számítógépes program segítségével elemzett optikai denzitásokat (OD), ennek a kalibrálása módszertanilag hasonló feladat volt a mostani projekthez. Az évek során sok osztálynak volt az osztályfőnöke, sok tanulónak tanított kémiát, biológiát és természetismeretet. A biológiát sokáig előrehozott érettségi tantárgyként lehetett választani, az ügyesebb tanulók ilyen módon egy évvel korábban próbálkozhattak meg az érettségivel, ezt a lehetőséget sokan ki is használták az intézményben. A mai napig népszerű érettségi tantárgy a biológia Mezőhegyesen azon tanulóknak, akik fel vannak mentve az egyik érettségi tantárgyból, és helyette ezt választják. Dr. Bagi Krisztina a technikumban rendszeresen végez a tanulókkal labormunkát, kísérleteket. Az érettségi vizsgán kötelező gyakorlati feladatok között a növényhatározás mellett megjeleníti a mikroszkópos vizsgálatokat, egyszerűbb biokémiai tárgyú tételeket (például: növényi bőrszövet, keményítő, élesztő vizsgálata; klorofill kivonása alkohollal, DNS izolálása banánból; adszorbció aktív szénre; szénhidrátok összehasonlítása, mesterséges rostok és gyapjú összehasonlítása).
A Szegedi Tudományegyetem részéről együttműködő oktatók: Dr. Mucsi László egyetemi docens, SZTE Geoinformatikai, Természet- és Környezetföldrajzi Tanszék és Dr. Szatmári József egyetemi docens, SZTE Geoinformatikai, Természet- és Környezetföldrajzi Tanszék, akiknek ez úton is köszönetet mondunk a kutatási programban való részvételükért és segítő együttműködésükért.
A projektben résztvevő tanulók:
Kovács Bence 11.A osztályos mezőgazdasági gépésztechnikus tanuló (technikumi szakmai oktatás)
Jártasságok: precíziós gazdálkodás, dróntechnológia, légi fényképezés, digitális fényképezés
Kovács Bence a dróntechnológia és a precíziós gazdálkodás szakkörök keretein belül ismerkedett meg a Ménesbirtok saját fejlesztésű autonóm traktorjának működésével, valamint a permetező drón repülésének programozásával, illetve az eszköz üzemkész állapotba helyezésével. Bence képzett drónpilóta, kedvenc területe a légi fényképezés, a digitális fényképezés, a zoom teleobjektívek használata.
Bartos Dániel Alex 11.G2 osztályos mezőgazdasági gépész tanuló (szakképző iskolai szakmai oktatás)
Jártasságok: 3D képalkotás és nyomtatás, robotikai alkalmazások, építés és programozás
Bartos Dániel Alex az iskola robotika szakkörének oszlopos, alapító tagja. LEGO Mindstorms® programozható robotikai építőkészletekből számos robotot épített már. Három éve foglalkozik 3D nyomtatással – otthon egy „Anett A6” típusú géppel dolgozik –, azonban az informatika világa már 8 éves korában megfogta. Ezt jelentős részben Édesapjának köszönheti, akinek segítségével és irányításával megismerkedett a robotika és az ehhez kapcsolódó számítógépes szoftverek, programok világával és használatával. Ezek közül egy pár főbb program és oldal, amelyeket használ: 3D modellezés: Thinkercad, 3D modell bázis: Thingiverse, Inkscape (SVG szerkesztés), Photopea (PNG szerkesztés); programozási felületek: VSC (Visual Studio Code), Arduino IDE 3D “slice(-ek), UltimakerCura, Snapmaker, Lu-ba. Programnyelvek: C#, Python (ebben a nyelvben a legnagyobb a tapasztalata), HTML, JavaScript. Szabadidejében alkatrészeket készít, robotokat és egyéb hasznosnak gondolt vagy csupán látványos modelleket épít. A 3D tervezés, képalkotás és nyomtatás területén az iskola legkiválóbb tanulója, emellett szorgalmas, a szakma iránt elkötelezett személy.
A projektben előadóként működik közre André Róbert matematika szakos oktató, a robotika szakkörünk vezetője.
Gratulálunk a kutatási programban szerepet vállaló tanulóinknak, munkatársainknak, a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Karának és a projektben szerepet vállaló egyetemi oktatóknak pedig köszönetet mondunk támogatásukért!
Felhasznált források:
https://archive2020.szie.hu/file/tti/disszertacio/hidvegiert.pdf
Tarkó Gábor igazgató
Fotó: Tarkó Gábor igazgató, Fekete Adrienn szakmai igazgatóhelyettes, Janovszki László általános igazgatóhelyettes
További cikkek
Varnyúavató 2024
NAK Pályaorientációs Nap 2024
