IoT水耕栽培機「foop」

前回のブログの記事で、IoT水耕栽培機「foop」について取り上げたと思うが、ようやく大学の研究室に届きました!!

自分が、想像していたよりもIoT水耕栽培機「foop」は大きくて、正直びっくりしました(笑)

中身は、IoT水耕栽培機「foop」のサイトで見た画像と同じでしたが、やっぱり装置の形などのデザインは、たくさんの工夫が詰め込まれていることもあり、家庭でおしゃれで簡単に農作物を育てることができるので素晴らしい装置だと思いました!!

また、IoT水耕栽培機「foop」では、以下のような農作物の種子も付属として送られてきました。

実際には、これだけの農作物の種子だけでなく、たくさんの農作物の種類を育てることができる。
これだけあれば、たくさんの実験ができるが、1回の栽培に約35日程度かかるので、期間を考えて、何回実験を行うことができるかを考えなければならない。
したがって、研究の中で実験を行わなければならないが、明確な実験計画を立てなければならないと思った。

しかし、届いたは良いが、明確な実験内容や実験手順を決まっていないので、研究室に届いたIoT水耕栽培機「foop」をじっくりと観察し、情報分野と結びつけてどのような研究ができるのかを明確にしていこうと思う。


最後に、永原先生には、私がIoT水耕栽培機「foop」を使って実験をしたいということで、購入していただいたので、感謝の気持ちを忘れず、大切に実験器具であるIoT水耕栽培機「foop」を用いて実験を行なっていこうと思う。
本当にありがとうございました!!

IoTを用いたAI農業+デザイン

本日の研究会では、前回、先生や先輩方から以下のようなアドバイスをいただいたので、その内容をもとに、施設園芸農業の中でも、特に水耕栽培やプロジェクションマッピングについて先生や先輩方資料にまとめて発表を行った。

• 幅広く農業について考えると、たくさんの研究や意見が存在し、卒業論文を行うにあたって、非常に難しくなるので、簡単に育ちやすい農作物を調べることや条件を決めることによって、問題を簡単にすることが重要である。
• 自分の発表内容から、どちらかというと植物学などの分野に逸れてしまい、実際の農業における問題を解決するのであれば、もう1度、今まで調べた内容を整理し、施設園芸農業の特徴を考えながら、研究の原点に振り返る。
• 室内でできる簡単な農業として、水耕栽培というのを見つけたので、家庭でできる簡単な農業についても調べる。
• データが取りやすく、簡単に育てることのできる農作物について考える。それに伴って、コストパフォーマンスや働かせる人の労働についても考えるべきである。
• 農作物の育ちと光の波長の関係性についての研究を調べる

また、先輩方の研究内容を参考にし、以下のようなことについて、自分の卒業論文のテーマに組み込むために、事前に実際に研究が行われているかなどを調べた。

• 農業分野とデザイン(芸術)分野を組み合わせて、品種改良なしで農作物の色を変化させる新たなデザイン農業についての研究
• 農業をデザインすることについて、実際の研究者はどのような研究内容を行なっているのか

このことについて、先生や先輩方から以下のようなアドバイスをもらった。

• 農業分野とデザイン(芸術)分野を組み合わせるのは良いが、プロジェクションマッピングを用いて農作物に文字や絵を書くなどは、植物が日々成長し葉の向きを変えるので難しい
• 農作物の育ちと光の波長の関係性を用いて、葉の色を一部変えるのは良いが、それからいかにビジネスや農業における問題につなげていくのか
• 何かの分野を用いて、対象の分野の問題を解決することは重要だが、改善やよりよくするための工夫方法を考えることも重要である
• AI(Agriculteur Informatics)農業についての研究を調べる

したがって、次回の研究会までには、以上のようなことについて実際に行われている研究やそれに関係した分野の製品等を調べ、先生に購入していただいたIoT水耕栽培機「foop」を用いて行う研究計画を立てていこうと思う。

また、本日の研究会での先輩方の発表や意見・アドバイスとして、以下のようなことがあげられたので、それも参考にし、卒業論文における研究を進めて行こうと思う。

<犬の個体認識についての研究>

• 画像認識や動画認識において、ディープラーニングを用いての認識(→ただし、動画は1秒間にたくさんのフレームを送っているので計算量が膨大になって大変)
• 前世代の人工知能であるパターンマッチングを用いての画像認識(ディープラーニングよりは精度が落ちてしまう)
• パターンマッチングは、if-thenルールで書かれているので、ディープラーニングより難しい
• 動画からの個体識別について、動画の差分を用いて対象をとらえる技術を利用すれば良い(ex. Google Video, Clarifai, etc.)
• 動画や画像の認識として、タグ付けを行うことにより、ベイズ推定を行うことができる(これにより、類似度を調べることができる)
• ニューラルネットワークについての研究
• 動画において、ある時間より前の画像を抽出し、その画像との差分を計算し、どちらに対象が動いているかのベクトルを調べるオプティカルフローという技術について

<強化学習についての研究>

• 人工知能、機械学習、深層学習の研究の違い
• 拡張現実とブレインストーミングの結びつけ(Post-itを画像認識する技術について)

<Brainstormingの電子化についての研究>

• 背景差分法と拡張現実を用いて、画像が動かされたことを認識
• ラベルごとのカテゴライズ (→教師なし学習について)
• 富士通のUI技術に注目

さらに、自分は、今回の研究会で、「企業の方々は、固定概念に囚われているので、学生の方が、より良い意見が浮かぶかもしれない」という永原先生からのアドバイスはとても参考になったと思う。したがって、これからの研究会や自らの活動において、現実的に可能な範囲内で、アイディアをたくさん膨らませていこうと思う。

水耕栽培について

本日は、研究室のメンバー全体での研究会は行われなかったが、自分自身の卒業論文を進める上で、アイデアを思いついたので、永原先生に直接相談を行なったので、そのことについて記述しようと思う。

前回の研究会では、以下のようなアドバイスをいただいたので、その内容をもとに、施設園芸農業、人工知能(AI)やIoTについて資料にまとめた。

• 幅広く農業について考えると、たくさんの研究や意見が存在し、卒業論文を行うにあたって、非常に難しくなるので、簡単に育ちやすい農作物を調べることや条件を決めることによって、問題を簡単にすることが重要である。
• 自分の発表内容から、どちらかというと植物学などの分野に逸れてしまい、実際の農業における問題を解決するのであれば、もう1度、今まで調べた内容を整理し、施設園芸農業の特徴を考えながら、研究の原点に振り返る。
• 室内でできる簡単な農業として、水耕栽培というのを見つけたので、家庭でできる簡単な農業についても調べる。
• データが取りやすく、簡単に育てることのできる農作物について考える。それに伴って、コストパフォーマンスや働かせる人の労働についても考えるべきである。

このことについて、研究内容や文献等の資料だけでなく、友達などの様々な第3者の意見を参考にし、卒業論文のテーマを決めていたのだが、ある1人の友達に、「農業といったら、少し前に水耕農業というのが流行った」という意見を聞いたので、実際に水耕農業について調べることにした。

水耕農業とは、土を使わず水と液体肥料(溶液)で植物を育てる方法である。(→サイト Living Farm から引用)

水耕農業のメリットとして、連作障害を防ぐことができ、さらに、塩害等の問題も解決することができるので、家庭などの室内で簡単に農作物を育てることができる。

私は、水耕農業のメリットを生かし、人工知能(AI)やIoTの技術と結びつけて新たなビジネス展開ができるのではないかと考え、様々な研究内容や文献等の調査を行なったところ、以下の画像に示すIoT水耕栽培機「foop」を発見した。

上の画像は、このURLから引用

上図のIoT水耕栽培機「foop」は、スマート菜園というのを目標とし、スマートフォンとアプリで連携させることによって、IoT水耕栽培機「foop」内部の気温や湿度、CO2濃度等を遠隔モニタリングすることができ、逐一確認することができる。また、自分で栽培することのメリットとして、独自のオリジナルな育て方ができ、このことにより、野菜が甘い方が好きな人や少し苦い方が好きな人などの様々な消費者のニーズに答えることができる。
これらのことより、永原先生と相談した結果、このIoT水耕栽培機「foop」を使って、農作物を品種改良を行わずに、味や色、匂いを変えることができるかについて、中心的に考えて行こうと思う。
また、永原先生から、農業とデザインの分野を組み合わせる意見について、フランス料理やイタリア料理等のおしゃれな料理の店で提供される料理の中の野菜について、その野菜を品種改良を行わずに形を変えることや野菜に文字を描くことができる装置の開発を行うことにより、より一層、料理がおしゃれになり、お客様が増えるのではないかと考えたので、このことについても、次回の研究会までに研究内容や文献を調べ、資料を作成しようと思った。
さらに、IoT水耕栽培機「foop」だけでなく、永原先生から、土壌に差し込むだけで、太陽光で電力を供給しつつ、土壌中の水分・気温・湿度が計測し、実際にスマートフォンにデータを起こることのできる装置を教えてもらったので、そのことについても、研究内容や文献を調べ、資料を作成しようと思った。

<参考文献>
・水耕栽培について
http://www.living-farm.com/category/1522845.html
・IoT水耕栽培機「foop」
https://foop.cestec.jp
・foop IoT水耕栽培/スマホで簡単管理、自宅でできるおしゃれな水耕栽培キット
http://allgoodpost.com/foop-iot水耕栽培機/

2.3.1 条件付きガウス分布(発表後の反省)

本日、パターン認識と機械学習(2.3.1条件付きガウス分布)の説明を、先輩や先輩方の前で行った。
前回の1.6.1相対エントロピーの説明を行った時の反省を生かし、以下の点について、注意した上で発表を行った。

• 発表までに、スライドの内容とどのようなことについて説明するかを整理し、証明するなら、その証明も自分で自分で何度も解いてみて「なぜこのようになるか」などを徹底的に調べ、本質的な理解に取り組む。
• スライドの見直しを行うのは当然であり、そのスライドを用いて、1回人前で発表する練習を行う。
• 板書の量は、ホワイトボード1個分くらいで収まるように、情報を整理する。
• 様々な質問に対応できるように、今までの当たり前を捨て、徹底的に調べ、勉強を行う。

また、前回の1.6.1相対エントロピー以降の先輩方の発表を参考にして、以下の点についても、注意した上で、説明を行った。

• 計算過程を、「参考」や「付録」というスライドに書き込むことにより、あとで2.3.1条件付きガウス分布を見直す際に、分かりやすくする
• 教科書の内容を、全て流れ通りに説明することも大切だが、重要なポイントのみを引き出して、簡単に証明したほうが理解しやすい

このことより、前回の1.6.1相対エントロピーについて発表を行った時よりも、個人的には、分かりやすく先生や先輩方に説明ができたのではないかと思った。

しかし、今回のゼミでの発表を通して、先生や先輩方から、プレゼンテーションをよりよく行うためのアドバイスを頂いたので、今後自分が発表を行う際に、以下の点について気をつけながら発表して行こうと思う。

• 発表スライドの文字について、黄金比と呼ばれる傍聴者に見やすいと呼ばれる文字の大きさ・位置・比率などがあるので、見やすい大きさの文字を用いて、適正な文字の大きさを用いる。
• 計算過程を「参考」や「付録」というスライドに書き込むことにより、あとで2.3.1条件付きガウス分布を見直す時に分かりやすくなるが、発表中のスライド内に入れると見づらくなる。よって、スライドの説明中には載せず、スライドの1番後ろに計算過程を掲載する。(→もしくは、スライドの枠の中に入れるのは、見づらくなる場合があるので、自分自身の計算過程を書いたプリントを配布するか、もしくは、ward等のテキストエディタを用いて、計算過程を記述し、先輩方に配布する)

さらに、今回の予習や発表内容を通して、ガウス分布は、統計学や機械学習等を学ぶ上で非常に重要だと思うので、もう1度ガウス分布の性質について調べ、復習しなければならないと思った。

施設園芸農業について

本日の研究会では、前回、先生や先輩方から以下のようなアドバイスをいただいたので、その内容をもとに、人工知能(AI)やIoTの技術を用いた農業システムとビニールハウスや温室等の室内で行われている施設園芸農業について、資料にまとめて発表を行った。

• ビニールハウスや温室等の室内で行われている農業について注目し、外乱が少なく、電力供給もできる環境では、どのような農業が行われているかを調べる。
• また、ビニールハウスや温室等の室内で行われている農業について、実際に人工知能(AI)やIoTの技術と結びつけて研究が行われているかを調べる。
• 実際に、ビニールハウスや温室等の室内で行われている農業での問題点は何かを調べる。

また、研究室の先輩方の研究内容を参考にし、以下のようなことについても実際に研究が行われているかなどを調べた。

• 声とか音の研究を生かして、農作物における害虫を除去できるかを調べる。
• また、その音について、農作物に影響を及ぼしていないかを調べる。

このことについて、先生や先輩方から以下のようなアドバイスをもらった。

• 幅広く農業について考えると、たくさんの研究や意見が存在し、卒業論文を行うにあたって、非常に難しくなるので、簡単に育ちやすい農作物を調べることや条件を決めることによって、問題を簡単にすることが重要である。
• 自分の発表内容から、どちらかというと植物学などの分野に逸れてしまい、実際の農業における問題を解決するのであれば、もう1度、今まで調べた内容を整理し、施設園芸農業の特徴を考えながら、研究の原点に振り返る。
• 室内でできる簡単な農業として、水耕栽培というのを見つけたので、家庭でできる簡単な農業についても調べる。
• データが取りやすく、簡単に育てることのできる農作物について考える。それに伴って、コストパフォーマンスや働かせる人の労働についても考えるべきである。

また、本日の研究会での先輩方の意見やアドバイスとして、以下のようなことがあげられたので、それも参考にし、卒業論文における研究を進めて行こうと思う。

<Brainstormingの電子化についての研究>

• 会議で使うポストイットを自動で電子化する技術

<犬の個体識別についての研究>

• キネクトを使い、人だけでなく動物も認識することができるか

<強化学習についての研究>

• コンピュータ内部でシミュレーションを行うことができる(実際に、農業分野でも行われている→farming shumilator)
• 強化学習について、ドローンの複数(マルチ)制御を行う技術(→マルチロボットシミュレーション)
• マルチエージェントシミュレーションについて

<音源分離についての研究>

• 雑音分離技術について、独立成分分析とバイナリマスク処理を用いて行なっている(→ドローンの技術にも応用可能)
• 音楽の楽譜から、自動でオーケストラ等の音源を分離する技術

AIやIoTを用いた農業システムについて

本日の研究会では、前回の研究会で、先生や先輩方から以下のようなアドバイスをいただいたのでその内容をもとに、スマート農業や農業システムのことについて、資料にまとめて発表を行った。

• 農業IoTの問題として、1つは電力の供給問題があげられるが、データの収集くらいであれば太陽光発電で補える。
• 発表内容から、スマート農業の事業は、システム管理による問題解決とウェアラブル端末やロボットを用いた問題解決があげられるが、卒業論文のテーマを決めるにあたって、システム管理の分野について考えたほうが研究しやすい。
• ドローンを用いての野外での農作業は、風などの気象に影響を受けやすいので、ドローンを監視などに使うほうが望ましい。
• 農業における問題は、技術の継承ではなく、どちらかというと重労働では?
• 農作物について、ブランドものに手をつけて研究を行ってみると面白いのでは?
• 芸術やデザインにおけるIT分野との結びつけ

このことについて、事前に様々な資料や文献を調査した結果、スマート農業とは、ロボット技術やICTを活用して超省力・高品質生産を実現する新たな農業のことであり、中でも、ロボット技術をうまく活用して農業における問題を考えていたので、AIやIoTを用いた農業システムについての研究内容は、ロボットを用いた農業の研究内容よりも、情報量が少なかった。しかし、少ない研究内容であるが、株式会社セクラが研究している農業向け環境モニタリング装置の中で、商品開発が実際に行われている温室内環境遠隔モニタリングシステム「みどりクラウド」や土壌水分センサを用いた農場の土壌を管理するシステムなどがあり、内容的にも、とても細かく研究されていたので、卒業論文を行う上では、とても参考になると思った。

また、先週の先生や先輩方のアドバイスを参考に、地元北九州の農業事情について調べ、農作物のブランドものに手をつけて研究を行ってみようと考えた。北九州市農業事情として、新日鐵化学(新日鐵住金)の製鉄所である八幡製鉄所があることから、北九州で行われる農業は有名でないと思っていたが、「合馬のたけのこ」や「春菊」、「キャベツ」は全国的にも有名であり、生産量も九州で1番の農作物も存在する。したがって、北九州の農業の特色として、生産現場が大消費地である大都市に近いので、「新鮮」「安心安全」「美味しい」を武器に勝負することができるとわかった。

このことについて、2020年に行われる東京オリンピックの計画と比較すると、「新鮮」「安全安心」「美味しい」を武器に勝負することは、東京オリンピックにおける食料問題と結びつけることができて、とても良いアイデアだと思った。

さらに、研究室の先輩の研究内容を参考にし、芸術やデザインにおけるIT分野との結びつけを、さらに農業に結びつけようと考え、以下のようなアイデアを発表した。

• サイクロピアンアイと呼ばれる考えを応用し、3Dカメラの研究を行うことにより、農作物の様子をはっきりと観察することができる。

したがって、卒業論文を行うにあたって、テーマを絞らなければならないので、先生や先輩方のアイディアを参考にし、もう一度農業システムについて調べ直し、その中でも、ビニールハウス等の温室や施設内で行われる農業を重点的に調べることにし、次の発表に向けて資料を作成して行こうと思う。

また、本日の研究会での先輩方の意見やアドバイスとして、以下のようなことがあげられたので、それも参考にし、卒業論文における研究を進めて行こうと思う。

<音源分離についての研究>

• 特定の音源を抜き出す技術(音源分離,非負値行列分解)
• 複数の音を分解する技術

<強化学習についての研究>

• AR技術として、カーナビやサイバーナビの技術に応用されている
• 瞬時に文字を翻訳を行うAR技術
• 強化学習について

<Brainstormingの電子化について>

• 情報系のデザインでは、デザインを作成するためのツールを作ることに注目している