电气工程与系统科学 > 信号处理
[提交于 2025年8月5日
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标题: 解码和工程化植物生物群通信以实现智能农业
标题: Decoding and Engineering the Phytobiome Communication for Smart Agriculture
摘要: 智能农业应用将物联网和机器学习/人工智能(ML/AI)等技术整合到农业中,有望解决日益增长的粮食需求、环境污染和水资源短缺等现代挑战。 随着植物生物组(phytobiome)概念的提出,该概念定义了包括植物、其环境和相关生物在内的区域,以及分子通信(MC)的最新出现,利用通信理论来推进农业科学和实践存在重要机遇。 在本文中,我们旨在使用通信工程的视角,以全面理解植物生物组通信,并弥合植物生物组通信与智能农业之间的差距。 首先,介绍了通过分子和电生理信号进行植物生物组通信的概述,并提出了一个将植物生物组建模为通信网络的多尺度框架。 然后,通过植物实验展示了如何利用该框架对电生理信号进行建模。 此外,还提出了通过工程化植物生物组通信实现的智能农业应用,例如智能灌溉和农药的定向输送。 这些应用将ML/AI方法与由MC支持的生物纳米事物互联网相结合,为更高效、可持续和环保的农业生产铺平道路。 最后,讨论了这些应用的实施挑战、开放的研究问题和工业前景。
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