JP2022553231A - 耕地の農薬を管理するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は特に、花粉媒介者の健康関連データを考慮に入れた、耕地において農薬を管理するための方法およびシステムに関する。本発明はまた、コンピュータプログラム製品および記憶媒体に関する。

Description

本発明は特に、花粉媒介者の健康関連データを考慮に入れた、圃場（agricultural field）において植物保護製品を管理するための方法およびシステムに関する。本発明は、コンピュータプログラム製品および記憶媒体も含む。

今日利用できるデジタル農業製品は、農業者が植物保護製品の使用を最適化し、その使用を全体的に低減することを支援する。例えば局地気象、バイオマス等などの様々なデータを、デジタル農業製品によって分析することで、例えば特定の栽培されている有用植物が特定の病害に罹患するリスクを算定することができ、適切な指示を導き出すことができる。圃場における害虫侵入、または雑草圧若しくは雑草侵入のリスクに関して、デジタル農業製品によって有益な情報も提供することができる。

ハチおよび他の花粉媒介者は、農業および食糧生産に中心的重要性を持つものである。受粉の結果として植物が受精し、繁殖して果実、種子および葉を実らせることが可能となり、それから次に食糧生産の基礎が形成される。しかしながら、花粉媒介者の健康は、寄生生物、環境の変化、生息地の喪失、食物の利用可能性、汚染、侵略的外来種、病気、または植物保護製品などの様々な要因の複雑な相互作用によって脅かされている。

植物保護製品には、植物を保護する役割を果たす、生物学的に活性な化合物が含まれている。殺虫剤は害虫の蔓延を防御することを目的とし、除草剤は雑草を駆除することを目的とし、殺真菌剤は植物の真菌病を防除することを目的とするものである。植物保護製品がそれらの機能を発揮するためには、防除対象の害虫に対し、生物的に活性である必要がある。しかしながら、非標的生物もまた製品と接触する可能性があるため、非標的生物に対する植物保護製品の安全性を評価することができるような網羅的な一連の規則が確立されている。この規則は、例えば、植物保護製品が、それらを指示通りに使用した場合に、非標的生物、即ち、ミツバチ、ミミズ、魚、藻類または鳥類に何らかの容認できない影響を及ぼさないようにすることを確実にするものである。

花粉媒介者が植物保護製品と接触する可能性があることによる、曝露の起こり得る経路としては、葉に植物保護製品を散布した後の花に残留する噴霧剤、噴霧ミストの使用、または風が吹いたことによる噴霧ミストの飛散に起因する処置した畑の近くの花に残留する噴霧剤；花に浸透してしまった可能性がある、全身的に作用する製品で開花前に処置した栽培植物の花粉および／または花蜜内の残留物；全身的に作用する植物保護製品によって既に種子として処置されている栽培植物の花粉および／または花蜜内の残留物；不適切に処置した種子を播種したり、または不適当な種子播種機を使用したりすることによる、処置した畑の近くの花に飛散する塵；高糖度を有し、ハチの食料源としての役割を果たす蜜、アブラムシの分泌物内の残留物；例えば、排水液内の残留物などの栽培植物／野生植物の生理機能および気象条件による曝露がある。

製品が認可される前に、環境毒性学の科学的基準を満たす、関連する試験およびリスク評価を実施しなければならない。例えば、２００９年１０月２１日の欧州議会および評議会の規則（ＥＣ）番号１１０７／２００９では、植物保護製品が「ミツバチの幼虫およびミツバチの習性に及ぼす影響を考慮に入れて、蜂群の生存および発達に及ぼす容認できない急性または慢性的な影響がない」場合のみに認可されることを明記している。

特定の曝露状況と関連する全てのリスクは、リスク評価プロセスで定量化される。リスクが基準レベルを超える場合、リスク緩和措置を実施することが求められる。取るべきリスク緩和措置は各製品のラベルに記載されており、全ての植物保護製品の使用者に義務づけられている。

ハチに対する製品の毒性、および噴霧によって散布される製品に対する標準的なリスク緩和措置の例としては、以下のものがある。
● ミツバチが飛ぶことのない夕方に限定的に散布すること、
● 顕花植物が満開になるまさにその時期に植物保護製品を散布することを避けるため、的確に処置時間を計画すること、
● 植物保護製品の散布の頻度を制限すること、
● 植物保護製品の残留物が顕花植物を含む近隣領域に沈着するのを避けるため、飛散低減技術を使用すること、
● 散布前に顕花雑草を栽培領域から取り除くこと（パンフレット“Die Bedeutung der Bestauber fur die Landwirtschaft”［The importance of pollinators to agriculture］;https://www.iva.deを参照されたい）。

説明した始めの状態の観点から、本発明の目的は、特に、ホリスティックな生態学的および経済的アプローチの文脈における花粉媒介者の健康を保護することに関する、既存のデジタル農業製品を更に改善することである。

第１の実施形態では、
－ 圃場近辺および／または圃場における花粉媒介者の健康関連データを収集するように構成された、少なくとも１つの花粉媒介者センサと、
－ 受信ユニットと、
－ 演算ユニットと、
－ 出力ユニットとを含む、圃場における植物保護製品を管理するためのシステムによって目的が達成される。

少なくとも１つの花粉媒介者センサは、花粉媒介者の健康関連データを、受信ユニットを介して演算ユニットに利用可能にするように構成されている。演算ユニットは、花粉媒介者の健康関連データを参照データと比較し、それによって圃場に（花粉媒介者の健康に応じて）植物保護製品を散布することができるか否かを確認するように構成されている。出力ユニットは、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かの確認に関する、少なくとも演算ユニットからの情報を、表示、出力、またはデータ記憶媒体に保存するように構成されている。

換言すれば、このシステムによって、圃場近辺および／または圃場における花粉媒介者に関する健康関連データが収集され、植物保護製品を管理するための意思決定プロセスに、（代わりとなり得る任意のリスク緩和措置、およびもしあれば他のデータに加えて）このデータが含まれる。このことは、花粉媒介者の健康状態が、例えば、病害に関連するストレスおよび／または他の原因によって損なわれたことが確定された場合、これを健康関連データの収集の結果として記録し、植物保護製品を圃場に散布することができるか否かについての意思決定プロセスに含まれることを意味する。このことは、代わりとなり得る任意のリスク緩和措置に求められるものよりも、意思決定プロセスにおいて花粉媒介者の健康が更に考慮されることを意味する。花粉媒介者の健康関連データは、例えば、圃場に設置された１つ（以上）のカメラによって収集することができる。

一例では、システムの演算ユニットは、花粉媒介者の健康状態を確定するための根拠として、収集された花粉媒介者の健康関連データと参照データとの比較を用いることができ、それによって圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するというような方法で構成されている。

換言すれば、花粉媒介者に関する健康関連情報を、例えば、演算ユニットに存在する花粉媒介者の比較上の健康関連データと比較し、これを用いて圃場近辺および／または圃場における花粉媒介者の健康状態を導き出す。健康状態が良好である場合は、代わりとなり得る任意のリスク緩和措置を考慮に入れて、植物保護製品を畑に散布することができる。健康状態が適正でない場合は、出力ユニットが、例えば、植物保護製品を畑に散布することができないことを指示する。

一例では、システムは、花粉媒介者としてハチ、および特にミツバチ（セイヨウミツバチ（Ａｐｉｓ ｍｅｌｌｉｆｅｒａ））を基準にしている。

ナシ状果（例えば、リンゴおよびナシ）並びに石果などの栽培植物は、生物的受粉に依存するものであるため、ミツバチは最も重要な花粉媒介者としての役割を果たしている。しかしながら、単生ハチ、マルハナバチおよび他の昆虫も受粉に貢献している。

一例では、システムの少なくとも１つの花粉媒介者センサは、ハチの営巣地に設置されるか、および／またはハチの営巣地内に存在する。ハチの営巣地は、圃場近辺および／または圃場に位置している。

換言すれば、少なくとも１つの花粉媒介者センサは、理想的にはハチの全ての発育段階に関する広範囲の健康関連データを収集することができるように、巣箱近辺に設置される。これを使用すれば、極めて正確なハチの健康状態の写真を入手することが可能となる。理想的には、複数の花粉媒介者センサがハチの営巣地毎に設置され、圃場近辺または圃場に存在する可能な限り多くのハチの営巣地の健康関連データが収集される。

更なる例では、少なくとも１つの花粉媒介者センサによって確認される健康関連データは、蜂児の温度、ハチの営巣地の空気湿度、ハチの営巣地内のハチの体重、蜂児の画像解析、ハチの飛翔行動の画像解析、ハチの営巣地の入口／出口におけるハチの出入り、ハチの音響信号、ハチの営巣地内の電磁信号およびガスからなる群から選択される。

換言すれば、健康に関連するハチをハチの営巣地内またはハチの営巣地に直接集めることによって、４０，０００～６０，０００匹の個別のハチで構成され得る蜂群からの情報が直接提供される。ハチが多数いるということは、健康関連データが極めて情報価値があるということを意味している。

一例では、少なくとも１つの花粉媒介者センサはカメラである。カメラは、ハチの営巣地内、および／またはハチの営巣地の入口／出口の蜂児の少なくとも１つの画像を生成するように構成されている。

ハチの営巣地内またはハチの営巣地で捕捉された画像によって、例えば、飛翔行動または害虫等に関する情報などの多数の情報を集めることができ、それから次にハチの営巣地内の蜂群の健康状態に関する情報が提供される。

一例では、少なくとも１つの画像が、受信ユニットを介して演算ユニットに利用可能となり、演算ユニットは、少なくとも１つの画像の画像解析を実行するように構成されている。

ハチの健康状態についての結論を導き出すために、演算ユニット上の画像解析によって、ハチおよびそれらの即時の営巣環境に関する画像情報を自動的に解析することが可能となる。特に、画像捕捉および画像解析は、比較的長期間にわたり連続的に実施される。例えば、営巣環境の画像を比較的長期間にわたって比較することにより、蜂児の健康状態についての正確な認識を得ることが可能となる。

一例では、演算ユニットによる画像解析には、少なくとも１つの機械学習アルゴリズムを使用することが含まれる。

そのようなアルゴリズムは、データの完全に自動化された評価をサポートし、これによって意思決定を加速することが可能となる。

更なる例では、システムは、圃場近辺および／または圃場における環境データを収集するように構成された、少なくとも１つの環境センサを更に含む。少なくとも１つの環境センサは、環境データを受信ユニットを介して演算ユニットに利用可能にするように構成されており、演算ユニットは、花粉媒介者の健康関連データと共に環境データを参照データと比較し、それによって圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するように構成されている。

花粉媒介者センサによって収集されない、更なる環境データが、花粉媒介者の健康に影響を及ぼす可能性がある。例えば、ハチの営巣地周辺の局地気象は、ハチの採餌に影響を及ぼす。ハチの営巣地近辺にある環境センサによって局地気象を記録することができ、これを意思決定に考慮に入れることができる。

一例では、少なくとも１つの環境センサによって確認された環境データは、圃場近辺および／または圃場における気象データおよび気象予報データ、圃場近辺および／または圃場に存在する植物群の生育段階および開花期、圃場で栽培される有用植物の害虫圧および／または害虫侵入、圃場で栽培される有用植物の病害圧および／または病害侵入、圃場における雑草圧および／または雑草侵入に関する情報からなる群から選択される。

更なる例では、システムは、植物保護製品制御ユニットを更に含む。この場合、出力ユニットは、演算ユニットが植物保護製品を圃場に散布することができることを確認したときに、植物保護製品制御ユニットが作動するような方法で構成されている。

換言すれば、植物保護製品を散布することができるか否かについて決定を下した後に、システムは、適切な植物保護製品で圃場を噴霧するように、例えば全自動で適切な植物保護製品の噴霧器に指示することができる。結果として、場合によっては農業者とのやりとりが不要となる。

第２の実施形態では、
（ａ）少なくとも１つの花粉媒介者センサによって、圃場近辺および／または圃場における花粉媒介者の健康関連データを収集することと、
（ｂ）収集された健康関連データを、受信ユニットを介して演算ユニットに転送することと、
（ｃ）演算ユニットによって花粉媒介者の健康関連データを参照データと比較し、それによって圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認することと、
（ｄ）圃場に植物保護製品を散布することができるか否かについて演算ユニットによって確認された情報に関する、出力ユニットによる情報項目を、表示および／若しくは出力するか、並びに／またはこの情報項目をデータ記憶媒体に保存することとを含む、圃場における植物保護製品を管理するための方法によって目的が達成される。

更なる実施形態は、第１の実施形態によるシステムを制御するためのコンピュータプログラム製品に関し、このコンピュータプログラム製品は、プロセッサによる実行時に、第２の実施形態による方法を実行するような方法で構成されている。

更なる実施形態は、コンピュータプログラム製品を保存している記憶媒体に関する。

以下の図を参照しながら、本発明の実施形態を下記で説明する。

圃場において植物保護製品を管理するためのシステムを概略的に示す。 圃場において植物保護製品を管理するための方法を概略的に示す。 ハチの営巣地で植物保護製品を管理するためのシステムを概略的に示す。 ３つのハチの営巣地に囲まれた圃場によるシステムの具体例を示す。 圃場に関するシステムによる意思決定の具体例を示す。畑の近辺には、３つのハチの営巣地が存在する。 これまでに図５で説明したシステムによる意思決定の更なる具体例を示す。 図５および６に示すような、同一のシステムによる意思決定の更なる具体例を示す。

図１は、圃場において植物保護製品を管理するためのシステム１０を概略的に示している。システム１０は、圃場近辺および／または圃場における花粉媒介者の健康関連データを収集するように構成された、少なくとも１つの花粉媒介者センサ２０と、受信ユニット３０と、演算ユニット４０と、出力ユニット５０とを備える。少なくとも１つの花粉媒介者センサは、花粉媒介者の健康関連データを、受信ユニットを介して演算ユニットに利用可能にするように構成されている。演算ユニットは、次に花粉媒介者の健康関連データを参照データと比較し、それによって圃場に（花粉媒介者の健康に応じて）植物保護製品を散布することができるか否かを確認するように構成されている。出力ユニットは、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かの確認に関する、少なくとも演算ユニットからの情報を、表示、出力、またはデータ記憶媒体に保存するように構成されている。

一例では、少なくとも１つの花粉媒介者センサは、カメラ、温度カメラ、温度センサ、赤外線センサ、例えばＩＲカメラ、空気湿度センサ、重量センサ、臭いセンサ、ガスセンサ、ＬＩＤＡＲセンサ、マイク、動作検出器、計数検出器等から構成される群から選択される。花粉媒介者センサからの情報は、例えば、ケーブルを介して、または無線手段によって、例えばＰＡＮ（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、ＬＡＮ（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）、ＷＡＮ（例えば、ＩＳＤＮ）、ＧＡＮ（例えば、インターネット）、ＬＰＷＡＮまたはＬＰＮ（例えば、ＳｉｇＦｏｘ、ＬｏＲＡＷＡＮ等など）、セルラーネットワーク等などのネットワークを介してなどといった、それ自体で当業者に公知の様々な伝送技術を介して、受信ユニットおよび演算ユニットに伝送することができる。

一例では、センサは、情報を無線伝送するための伝送ユニットを備えている。

システムは更に、受信ユニットと、演算ユニットと、出力ユニットとを備える。これらのユニットは、単一のコンピュータシステムの構成要素であることが想定されるが、あるユニットから別のユニットにデータおよび／または制御信号を伝送するためにネットワークを介して互いに接続された、複数の個別のコンピュータシステムの構成要素であることも想定される。例えば、演算ユニットが「クラウド」上にあることが可能であり、本出願に記載されている解析工程を、この演算ユニットによって「クラウド」上で実行することができる。「コンピュータシステム」は、プログラム可能な演算規則によってデータを処理する電子的データ処理システムである。このようなシステムは通常、論理演算を実行するためのプロセッサ、また、周辺機器を含むユニットである「コンピュータ」を備えている。コンピュータ技術における「周辺機器」とは、コンピュータに接続され、コンピュータおよび／または入出力デバイスを制御するために使用される全てのデバイスを指す。これらの例には、モニタ（スクリーン）、プリンタ、スキャナ、マウス、キーボード、ドライブ、カメラ、マイク、スピーカー等がある。内部ポートおよび拡張カードもまた、コンピュータ技術における周辺機器と見なされる。最新のコンピュータシステムは、しばしばデスクトップＰＣ、ポータブルＰＣ、ラップトップ、ノートブック、ネットブックおよびタブレットＰＣ、並びに携帯型と呼ばれるもの（例えば、スマートフォン）に分けられ、本発明を実施するために、これらのシステムの全てを使用することができる。

一例では、受信ユニットは、少なくとも１つの花粉媒介者センサ（または少なくとも１つの環境センサ）からの情報を受信し、この情報を演算ユニットに転送するように構成されている。受信ユニットは更に、例えば、入力ユニット、例えば、入力用のキーボード、マウス、マイク等などの電子要素を含んでもよく、それらを介して、例えば、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かについての質問を開始することができる。質問は、一定の間隔（例えば、数日または毎週）で、例えば、農業者が圃場に植物保護製品を散布する必要があることが認識された時点で行うことができる。

一例では、演算ユニットは、データを参照データと比較して、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かについての意思決定を行うために、種々のユニット間のデータおよびシグナルフローを整合するように受信ユニットを制御する役割を果たしている。必要なデータを互いに適切に交換する複数の演算ユニットが存在することが想定される。

一例によれば、システムの演算ユニットは、花粉媒介者の健康状態を確定するための根拠として、収集された花粉媒介者の健康関連データと参照データとを用いることができ、それによって圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するというような方法で構成されている。これは、例えばハチの営巣地内の温度、ハチの営巣地内の相対空気湿度、ハチの営巣地内の巣箱の重量に関するデータを花粉媒介者センサによって収集し、演算ユニットがこのデータを参照データと比較することを意味する。集められたデータが健康なミツバチにとって正常な範囲内（即ち、例えば、ハチの営巣地内の蜂児の温度に関して摂氏３２～３６度であり、相対空気湿度が４５％～６５％の値であり、ハチの営巣地内の巣箱の重量が生育期の間に連続的に増加している）である場合、適正な花粉媒介者の健康またはハチの健康を維持することに関して、圃場に植物保護製品を散布することができる。特定のパラメータが健康なハチにとって正常な範囲内にない場合、ハチの健康に更なる潜在的な影響を及ぼすことのないように、且つ特定のパラメータがハチにとって正常な値から逸脱した理由を調査するために、植物保護製品を散布しないことが推奨される。本項では説明しないが、花粉媒介者センサによって収集することができる他の健康関連情報は、追加的にまたは代替的に、以下に説明するように花粉媒介者の健康を評価する、またはより詳細に評価するのに有用なものである。

更なる例では、出力ユニットは、少なくとも圃場に植物保護製品を散布することができるか否かについての決定を、音、光、振動、電気信号、電磁パルス、数値出力等によって、例えばモニタ上に提示するか、またはこの決定を更なるデバイス、例えば更なる出力、制御システム、端末、植物保護製品制御ユニット、モバイルデバイス等に伝送するか、または情報をデータ記憶媒体に保存するのに好適なデジタルベースの伝送、通知および警報システムである。

更なる例では、演算ユニット上の参照データは、文献から公知の花粉媒介者の健康関連データに基づくものである。例えば、春／夏の間のハチの営巣地内の蜂児の温度が摂氏３３～３６度であることは、健康な蜂群にとって正常である。ハチが３２度の温度で成長する場合、成体のハチの多くがハチの営巣地に戻ることはない（Tautz J. et al., PNAS June 10, 2003 100 (12) 7343-7347）。例えば、夏に箱の中が熱すぎるようになると（即ち、摂氏３６度超）、ハチは冷却（加湿および換気）のために多くの時間とエネルギーを費やすことを強制され、この活動により多くのエネルギーが費やされ、多くの時間が必要となり、他の重要な作業を行う時間がなくなるため、一般的な健康状態に有害な影響を及ぼす。ハチの営巣地内の相対空気湿度は、４５％～６５％で変動する。過度に高い湿度の場合、病原体が増殖するため、ハチの健康に直接的な影響を及ぼす。加えて、高い湿度によって多数の寄生生物の繁殖が増加し、その寿命が長くなることによって、ハチに危害がもたらされる。空気湿度が低い場合、寄生生物の寿命が一般的に低下し、繁殖活動が低下する。これは、空気湿度が低下した場合に寄生生物と接触する可能性が低くなることを意味する。ハチの営巣地内の蜂群の重量に関して、健康な蜂群は、春から夏の期間にかけて重量が一定に増加することを示すことが知られている。これは、重量曲線が低下する場合、蜂群の健康状態が適正でないことを示している可能性があることを意味する。

本出願の文脈における植物保護製品は、殺真菌剤、除草剤および／または殺虫剤を意味するものと理解される。

更なる例によれば、花粉媒介者は、アブ、単生ハチ、マルハナバチおよびミツバチの群からなる昆虫であることが好ましい。花粉媒介者としては、ハチ、および特にミツバチ（セイヨウミツバチ（Ａｐｉｓ ｍｅｌｌｉｆｅｒａ））が更に好ましい。ミツバチは田園地方に生息し、そこには夏至の頃に最大で４０，０００～６０，０００匹が生息している。一年の大部分の間、蜂群は雌：唯一（１日当たり最大２０００個の）卵を生む女王と、花粉および花密を収集し、幼虫を育成し、巣箱を防衛する生殖不能の働きバチのみで構成されている。初夏からは、数百匹の雄ハチ（ミツバチの雄）も次々に育成される。巣箱とは、そこに存在する蜂群と共に、養蜂家によって提供される、人工的な営巣地（住居）を指す。住居は、それ自体で「箱」と呼ばれる。本出願では、主に同義語である「ハチの営巣地」を代わりに使用する。

一例によれば、少なくとも１つの花粉媒介者センサは、ハチの営巣地に設置されるか、および／またはハチの営巣地内に存在する。ハチの営巣地は、圃場近辺および／または圃場に位置している。

ハチの営巣地に、またはその中に花粉媒介者センサを設置する方法は、一般に当業者に公知である。

一例では、少なくとも１つの花粉媒介者センサは、測位システムを備えている。公知の測位システムは、例えば、ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ガリレオまたはＢｅｉｄｏｕなどの衛星航法システムである。現在、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）という略語が全ての衛星航法システムの一般的な用語として口語的に使用されているため、以下、全ての測位システムの総称としてＧＰＳという用語を使用する。ハチの営巣地は、比較的長期間にわたって１つの場所に築かれ、静止状態を維持することが多いため、ハチの営巣地が築かれたときには、既に地理座標が決定されていることが想定される。例えば、ハチの営巣地をある位置に築き、続いて（個別の）ＧＰＳセンサを使用して、築かれたハチの営巣地の位置の地理座標を決定してもよい。ハチの営巣地が築かれることになる位置の地理座標を決定し、続いて対応する決定された位置にハチの営巣地を築くことも想定される。ハチの営巣地の位置は、例えば、データベースおよび／またはデジタル地図に記録してもよい／記録されていてもよい。ハチの営巣地の花粉媒介者センサは、一意の識別子（例えば、識別番号）を有してもよい。このハチの営巣地の花粉媒介者センサが、情報を演算ユニットに伝送するときに、この花粉媒介者センサは、例えば、一意の識別子によってそれ自体が認証される。データベースは、どの識別子を有するどの花粉媒介者センサが、どの位置に築かれたのかを保存することができる。結果として、一意の識別子を用いてデータベースを照会することによって、ハチの営巣地の位置を確認することもできる。

一例では、複数の異なる花粉媒介者センサが、１つのハチの営巣地に設置される。例えば、ハチ計数器（入ってくるハチと出て行くハチを別々に計数する）、ハチの分類（ミツバチの雄、働きバチ）、温度、空気湿度、重量等などの種々のセンサを備えるシステムを提供する、ハチの営巣地用の多重センサハードウェアの商業的供給業者が存在する。商業的供給業者の例には、Ｌｏｗｌａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（ＡｐｉＳＣＡＮ）、Ａｒｎｉａ、Ａｐｉｓ Ｔｅｃｈ ａｎｄ Ｅｍｓｙｓｔｅｃｈがある。

一例では、圃場近辺および／または圃場に位置する全てのハチの営巣地に少なくとも１つの花粉媒介者センサが設けられ、好ましくは、ハチの営巣地のそれぞれに複数の花粉媒介者センサが設けられている。ここでは、本発明の一実施形態による「圃場近辺」という表現は、花粉媒介者が、それ自身の試みによって圃場に到達することができる、圃場から離れた空間距離にあることを意味する。花粉媒介者は特に、圃場で栽培される植物に役立っている。別の実施形態では、「圃場近辺」という表現は、花粉媒介者が、圃場に植物保護製品を散布することによって花粉媒介者が影響を受ける可能性のある圃場から離れた空間距離にあることを意味する。どちらの距離も実験的に確認することが可能である。畑からの距離は２ｋｍであることが好ましく、１ｋｍであることが更により好ましく、および５００ｍであることが特に好ましい。本出願の文脈において、「圃場」という用語は、有用植物が栽培され、花粉媒介者の健康を維持する観点から植物保護製品を散布するか否かについて決定する必要のある畑を指す。

一例では、圃場近辺または圃場の複数のハチの営巣地を、花粉媒介者センサを用いて監視する。ハチの健康が、大部分の蜂群では正常だが、個々の蜂群で適正でないことが確定された場合に、演算ユニットは、健康が適正でないと評価された蜂群から安全な距離を保ちながら、圃場に植物保護製品を部分的に散布することを決定することができる。安全な距離は、１～３ｋｍであってよい。

更なる例では、圃場近辺または圃場の大部分の蜂群の健康が適正でない場合に、圃場に植物保護製品を散布しないと決定することができる。また、更なるデータ（例えば、畑の雑草圧、害虫圧および病害圧など）に応じてこの決定を行ってもよく、これにより、健康が適正でないと評価された蜂群から離れた適切な安全な距離で、圃場に植物保護製品を部分的に散布することを保証することができる。

一例によれば、少なくとも１つの花粉媒介者センサの確認された健康関連データは、蜂児の温度、ハチの営巣地の空気湿度、ハチの営巣地内のハチの体重、蜂児の画像解析、ハチの飛翔行動の画像解析、ハチの営巣地の入口／出口におけるハチの出入り、ハチの音響信号、ハチの営巣地内の電磁信号およびガスからなる群から選択される。

一例では、適正な蜂児の温度は、春／夏の間で摂氏３２～３６度の温度範囲内である。

更なる例では、ハチの営巣地内の適正な相対空気湿度は、春／夏の間で４５％～６５％である。

更なる例では、ハチの営巣地内の健康な蜂群におけるハチの体重は、春から夏までの時期の間に連続的に増加する。

一例では、ハチの営巣地内のハチの健康状態を評価するために、温度、相対空気湿度および体重のみを測定する。

一例では、ハチの営巣地内のハチの体重は、ハチの営巣地全体の重量を測定することによって導出する。

更なる例では、蜂児の画像解析には、蜂巣の巣房の内容物を、例えば、「空」、「卵」、「小さい幼虫」、「中程度の幼虫」、「大きい幼虫」、「覆われた巣房」、「孵化している幼虫」、「花密」、「花粉」、「死んだ幼虫」に従って分類することが含まれる。分類された巣房のそれぞれの比率から、蜂群の健康についての結論を導き出すことができる。画像解析は、例えば、パターン認識法、或いは自己学習システム（例えば、人工ニューラルネットワーク）を用いることによって実行することができる。

更なる例には、特にハチの営巣地の入口／出口におけるハチの飛翔行動の画像解析が含まれる。これは、例えば、入口を通じて何匹のハチが箱の中に飛来してきたのか、何匹のハチが箱から飛び立ったのかを計数することを意味する。例えば、画像解析を使用して、ハチが花粉と共に帰巣するのかどうか、飛来し、飛び立っていくときに全体的に落ち着いた飛翔行動を示すのかどうかを検出することができる。そのような画像解析により、例えば、ミツバチヘギイタダニなどの寄生生物を早期に検出することも可能となる（Chazette, L et al., Basic Alghorithms for Bee Hive Monitoring and Laser-based Mite Control, IEEE Symposium Series on Computational Intelligence; Conference Paper, December 2016; DOI: 10.1109/SSCI.2016.7850001）。この情報を用いることで、特定の箱の蜂群の健康状態を評価することができる。営巣地の入口／出口にいるハチの計数は、例えば、ＩＲセンサなどの他の技術によって実行することもできる。

更なる例には、ハチの音響信号を検出することが含まれる。例えば、ハチが寄生生物に冒されているか、または病気になっている場合に、ハチの営巣地内の蜂群の音響信号が変化することが知られている（Bromenshenk J. Jerry et al., Biosensors 2015, 5, 678-711）。

更なる例には、ハチの営巣地内の電磁信号を検出することが含まれる。例えば、セルラー通信によって発生する電磁場が、ハチの健康に影響を及ぼす可能性があることが知られている。

更なる例には、例えば、ＣＯ_２、Ｏ_２、ＮＯ_２、エタノール、ＮＨ_３、ＣＯ、メタン等などのハチの営巣地内のガスを検出することが含まれる。例えば、箱の中の蜂群のＣＯ_２およびＯ_２含量には、健康状態に関する情報が含まれている可能性があることが知られている。例えば、ＣＯ_２の比率が変動したり、またはＣＯ_２の比率が比較的低いということは、（病気、寄生生物等により）ハチが減少したことを示している可能性がある（Edwards-Murphy F. et al, Computers and Electronics in Agriculture 124, 2016, 211-219）。

一例によれば、少なくとも１つの花粉媒介者センサは、ハチの営巣地内の蜂児の少なくとも１つの画像、および／またはハチの営巣地の入口／出口の１つの画像を生成するように構成されているカメラである。

更なる例によれば、少なくとも１つの画像が、受信ユニットを介して演算ユニットに利用可能となり、演算ユニットは、少なくとも１つの画像の画像解析を実行するように構成されている。

更なる例によれば、画像解析には、少なくとも１つの機械学習アルゴリズムを使用することが含まれる。蜂児の画像解析に関連して上記で説明したように、例えば、パターン認識法、或いは自己学習システム（例えば、人工ニューラルネットワーク）を利用することが想定される（例えば、Astha Tiwari, A deep learning approach to recognizing bees in video analysis of bee traffic, 2018, All Graduate theses and Dissertations; 7076, "https://digitalcommons.usu.edu/etd/7076"を参照されたい）。

一例によれば、システムは、圃場近辺および／または圃場における環境データを収集するように構成された、少なくとも１つの環境センサ６０を更に含み、少なくとも１つの環境センサが、環境データを受信ユニットを介して演算ユニットに利用可能にするように構成され、演算ユニットが、花粉媒介者の健康関連データと共に環境データを参照データと比較し、それによって圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するように構成されている。

一例では、環境センサは、例えば、ハチの営巣地の外側に設置された、例えば測候所であってよく、ここには少なくとも１つの花粉媒介者センサも取り付けられている。ハチの営巣地周辺の局地気象は、例えば、箱の中の相対空気湿度、またはハチの飛翔行動等などの個々のパラメータに影響を及ぼすことが明らかになっている。

更なる例では、少なくとも１つの環境センサは、圃場および／またはその環境に関する局地的な情報を含む、更なるデータベースに対するインタフェースである。そのようなデータベースは、気象データ、衛星データ、地上データ等を含み得る。データベースは、圃場近辺または圃場内での探索を通して生育期の間に農業者によって集められたエントリを含むこともできる（探索データベース）。

更なる例では、少なくとも１つの環境センサは、有用植物の近くの圃場に設置されたセンサである。このセンサは、圃場近辺および／または圃場に存在する植物群に関する種々のデータを収集し、このデータをそれ自体で当業者に公知の伝送技術によって、例えば無線によって受信ユニットに転送する、少なくとも１つのカメラであってよい。

一例によれば、少なくとも１つの環境センサによって確認される環境データは、圃場近辺および／または圃場における気象データおよび気象予報データ、圃場近辺および／または圃場に存在する植物群の生育段階および開花期、圃場で栽培される有用植物の害虫圧および／または害虫侵入、圃場で栽培される有用植物の病害圧および／または病害侵入、圃場における雑草圧および／または雑草侵入に関する情報からなる群から選択される。

一例では、少なくとも１つの環境センサが圃場近辺および／または圃場に設置され、カメラであることが好ましい。カメラによって集められたデータを演算ユニット内で（例えば、パターン認識法、或いは、例えば人工ニューラルネットワークなどの自己学習システムによって）画像解析することにより、圃場に植物保護製品を散布すべきか否かについての決定に関連し得る情報を収集することが可能となる。

更なる例によれば、システムは、植物保護製品制御ユニット７０を更に含む。出力ユニットは、演算ユニットが圃場に植物保護製品を散布することができることを確認したときに、植物保護製品制御ユニットを作動させるように構成されている。

一例では、植物保護製品制御ユニットは、場合により車両の一部か、または車両に搭載される噴霧ユニットを画定しており、この噴霧ユニットは、圃場に少なくとも１つの植物保護製品を散布するように構成されている。このユニットは様々な構成を取ることができ、例えば、背負い式噴霧器、畑地用噴霧器、牽引式畑地用噴霧器、自動推進式畑地用噴霧器、噴霧ロボット、噴霧ドローンまたは噴霧用飛行機等であってよい。

図２は、圃場において植物保護製品を管理するための方法１００を概略的に示している。方法は、
工程（ａ）において、少なくとも１つの花粉媒介者センサによって、圃場近辺および／または圃場における花粉媒介者の健康関連データを収集する工程１１０と、
工程（ｂ）において、収集された健康関連データを、受信ユニットを介して演算ユニットに転送する工程１２０と、
工程（ｃ）において、演算ユニットによって花粉媒介者の健康関連データを参照データと比較する工程１３０であって、それによって圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認する工程と、
工程（ｄ）において、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かについて演算ユニットによって確認された情報に関する、出力ユニットによる情報項目を、表示および／若しくは出力する工程１４０、並びに／またはこの情報項目をデータ記憶媒体に保存する工程とを含む。

工程（ｃ）の一例では、花粉媒介者の健康状態を確定し、それによって圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するために、花粉媒介者の健康関連データを参照データと比較する（１３０）。

工程（ａ）の一例では、少なくとも１つの花粉媒介者センサによって、圃場近辺および／または圃場におけるハチの健康関連データを収集する。

工程（ａ）の前の工程の一例では、少なくとも１つの花粉媒介者センサを、ハチの営巣地におよび／またはハチの営巣地内に設置し、ハチの営巣地は、圃場近辺および／または圃場に位置する。

工程（ａ）の一例では、少なくとも１つの花粉媒介者センサによってハチの健康関連データを収集し、データは、蜂児の温度、ハチの営巣地内の空気湿度、ハチの営巣地内のハチの体重、蜂児の画像解析、ハチの飛翔行動の画像解析、ハチの営巣地の入口／出口におけるハチの出入り、ハチの音響信号、ハチの営巣地内の電磁信号およびガスからなる群から選択される。

工程（ａ）の一例では、ハチの健康関連データを収集し、少なくとも１つの花粉媒介者センサは、ハチの営巣地内の蜂児の少なくとも１つの画像、および／またはハチの営巣地の入口／出口の１つの画像を生成するカメラである。

工程（ａ）～（ｃ）の一例では、ハチの健康関連データをカメラによって収集し、少なくとも１つの画像を受信ユニットを介して演算ユニットに転送し、演算ユニットによって少なくとも１つの画像の画像解析を実行する。

工程（ｃ）の一例では、少なくとも１つの機械学習アルゴリズムを使用することによって画像解析を実行する。

工程（ａ）～（ｃ）の一例では、少なくとも１つの環境センサによって圃場近辺および／または圃場における環境データを収集し、環境データを受信ユニットを介して演算ユニットに転送し、花粉媒介者の健康関連データと共に環境データを参照データと比較し、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認する。

工程（ａ）の一例では、圃場近辺および／または圃場における気象データおよび気象予報データ、圃場近辺および／または圃場に存在する植物群の生育段階および開花期、圃場で栽培される有用植物の害虫圧および／または害虫侵入、圃場で栽培される有用植物の病害圧および／または病害侵入、圃場における雑草圧および／または雑草侵入に関する情報からなる群から選択される環境データを収集する。

工程（ｅ）の一例では、演算ユニットが圃場に植物保護製品を散布することができることを確認したときに植物保護製品制御ユニットを作動させることによって、圃場に少なくとも１つの植物保護製品を散布する（１５０）。

図３は、ハチの営巣地で植物保護製品を管理するためのシステムを概略的に示す。花粉媒介者センサ２０（カメラとして示される）を備え、更に中央に示される「クラウド」による無線ネットワークを介して、センサからの情報をコンピュータ（ラップトップ３０、４０、５０として示される）に利用可能にするハチの営巣地が、左側に示されている。演算ユニット４０は、センサデータを使用して、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認し、この情報をモニタ（出力ユニット５０）に表示する。受信ユニット３０を介して、植物保護製品を現在散布することができるかどうかについての質問が開始される。

図４は、３つのハチの営巣地に囲まれた圃場によるシステムの具体例を示している。圃場は、中央に概略的に示されている（３本線であり、例えば、トウモロコシなどの同じ種類のたくさんの有用植物が、それぞれの線上に直立して概略的に示されている）。
システムは、圃場の近くに位置する３つのハチの営巣地を含む。ハチの営巣地は、１つ以上の花粉媒介者センサ２０を備え、無線ネットワーク、例えば「クラウド」を介して健康関連データをコンピュータ３０、４０、５０に送信する。更に、システムはまた、環境データを無線ネットワークを介してコンピュータに利用可能にする少なくとも１つの環境センサ６０を含む。演算ユニット４０は、参照データと比較した全てのセンサデータ（健康関連データおよび環境データ）を使用して、圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認し、この情報をモニタ（出力ユニット５０）に表示する。受信ユニット３０を介して、植物保護製品を現在散布することができるかどうかについての質問が開始される。

図５は、圃場に関するシステムによる意思決定の具体例を示している。システムは、これまでに図４に示されているものと同一の構成要素から構成されるが、噴霧を行うことができるか否かについての演算ユニット４０による決定を実行する、植物保護製品制御ユニット７０が追加されている。この例では、植物保護製品制御ユニット７０は、トラクタに搭載されており、演算ユニット４０が植物保護製品の散布が可能であるという適切な決定に至ると、出力ユニット５０および無線ネットワークを介して、例えばクラウドを介して作動する牽引式畑地用噴霧器である。この例では、参照データと比較することによって、演算ユニット４０が、右の２つのハチの営巣地の蜂群の健康関連データは正常であり、左のハチの営巣地の蜂群の健康関連データは適正でないことを確定する。演算ユニットは、左側のハチの営巣地から１～３ｋｍの安全な距離を保ちながら、牽引式畑地用噴霧器によって少なくとも１つの植物保護製品を散布することが可能であることを決定し、それに応じて植物保護製品制御ユニットを作動させる。

図６は、これまでに図５で説明したシステムによる意思決定の更なる具体例を示しているが、このシステムでは、参照データと比較した健康関連データが、右上のハチの営巣地に関して不健康な状態の蜂群も示しているという点が異なっている。環境センサ６０からの環境データは、圃場に害虫侵入がなく、更に害虫圧が低いことのみを示している。従って、演算ユニット４０は、大部分の蜂群が適正な健康状態になく、且つ害虫侵入がないか、または害虫圧が低いため、圃場に植物保護製品を散布すべきでないことを決定する。

図７は、図６に示すような、同一のシステムによる意思決定の更なる具体例を示しているが、環境センサ６０からの環境データが、圃場に害虫侵入があり、害虫圧も高いことを示しているという点が異なっている。この始めの状態から、演算ユニット４０は、左側のハチの営巣地および右上のハチの営巣地から１～３ｋｍの安全な距離を保ちながら、少なくとも１つの植物保護製品を牽引式畑地用噴霧器によって散布することが可能であると決定し、それに応じて植物保護製品制御ユニットを作動させる。

本発明の更なる実施形態は、上記に記載したシステムを制御するためのコンピュータプログラム製品に関し、このコンピュータプログラム製品は、プロセッサによる実行時に、上記に記載した方法を実行するような方法で構成されている。更なる実施形態は、コンピュータプログラム製品が保存されている記憶媒体に関する。

本発明の主題（システム、方法、コンピュータプログラム製品、記憶媒体）の間をはっきりと区別せずに、本発明を説明してきた。これに反し、この説明は、それらが与えられる文脈に関係なく、全ての本発明の主題に同様に適用されることが意図される。

工程が本発明の記載または特許請求の範囲で順序通りに記載されている場合、本発明は、かならずしも記載された順序に限定することを意味するものではない。その代わりに、工程はまた、前工程に基づく工程がその後に実行されることが必然的に必要となる、ある工程が別の工程に基づくものでない限り、異なる順序で、或いは互いに並行して実行されることが想定される（しかしながら、このことは個々の場合において明確となるであろう）。記載された順序は従って、本発明の好ましい実施形態である。

Claims (14)

1. 圃場における植物保護製品を管理するためのシステム（１０）であって、
   － 前記圃場近辺および／または前記圃場における花粉媒介者の健康関連データを収集するように構成された、少なくとも１つの花粉媒介者センサ（２０）と、
   － 受信ユニット（３０）と、
   － 演算ユニット（４０）と、
   － 出力ユニット（５０）と、
   を含み、
   前記少なくとも１つの花粉媒介者センサが、前記花粉媒介者の前記健康関連データを、前記受信ユニットを介して前記演算ユニットに利用可能にするように構成され、
   前記演算ユニットが、前記花粉媒介者の前記健康関連データを参照データと比較し、それによって前記圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するように構成され、
   前記出力ユニットが、前記圃場に植物保護製品を散布することができるか否かの前記確認に関する、少なくとも前記演算ユニットからの情報を、表示、出力、またはデータ記憶媒体に保存するように構成されている、
   システム。
2. 前記演算ユニットが、前記花粉媒介者の健康状態を確定するために、前記花粉媒介者の前記収集された健康関連データと参照データとを使用し、それによって前記圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記花粉媒介者がハチである、請求項１～２のいずれか一項に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの花粉媒介者センサが、ハチの営巣地に設置されているか、および／またはハチの営巣地内に存在しており、前記ハチの営巣地が、前記圃場近辺および／または前記圃場に位置している、請求項３に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つの花粉媒介者センサによって確認される前記健康関連データが、蜂児の温度、前記ハチの営巣地の空気湿度、前記ハチの営巣地内のハチの体重、前記蜂児の画像解析、ハチの飛翔行動の画像解析、前記ハチの営巣地の入口／出口におけるハチの出入り、ハチの音響信号、前記ハチの営巣地内の電磁信号およびガスからなる群から選択される、請求項３および４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの花粉媒介者センサが、前記ハチの営巣地内の前記蜂児の少なくとも１つの画像、および／または前記ハチの営巣地の入口／出口の１つの画像を生成するように構成されているカメラである、請求項５に記載のシステム。
7. 前記少なくとも１つの画像が、前記受信ユニットを介して前記演算ユニットに利用可能となり、前記演算ユニットが、前記少なくとも１つの画像の画像解析を実行するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記画像解析が、少なくとも１つの機械学習アルゴリズムを使用することを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記システムが、
   圃場近辺および／または圃場における環境データを収集するように構成された、少なくとも１つの環境センサ（６０）を更に含み、
   前記少なくとも１つの環境センサは、前記環境データを前記受信ユニットを介して前記演算ユニットに利用可能にするように構成され、
   前記演算ユニットは、前記花粉媒介者の前記健康関連データと共に前記環境データを参照データと比較し、それによって前記圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認するように構成されている、
   請求項１～８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つの環境センサによって確認される前記環境データが、前記圃場近辺および／または前記圃場における気象データおよび気象予報データ、前記圃場近辺および／または前記圃場に存在する植物群の生育段階および開花期、前記圃場で栽培される有用植物の害虫圧および／または害虫侵入、前記圃場で栽培される有用植物の病害圧および／または病害侵入、前記圃場における雑草圧および／または雑草侵入に関する情報からなる群から選択される、請求項９に記載のシステム。
11. － 植物保護製品制御ユニット（７０）を更に含み、
    前記出力ユニットは、前記演算ユニットが前記圃場に植物保護製品を散布することができることを確認したときに、前記植物保護製品制御ユニットを作動させるように構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 圃場における植物保護製品を管理するための方法（１００）であって、
    （ａ）少なくとも１つの花粉媒介者センサによって、前記圃場近辺および／または前記圃場における花粉媒介者の健康関連データを収集すること（１００）と、
    （ｂ）前記収集された健康関連データを、受信ユニットを介して演算ユニットに転送すること（１２０）と、
    （ｃ）前記演算ユニットによって前記花粉媒介者の前記健康関連データを参照データと比較すること（１３０）であって、それによって前記圃場に植物保護製品を散布することができるか否かを確認することと、
    （ｄ）前記圃場に植物保護製品を散布することができるか否かについて前記演算ユニットによって確認された情報に関する、出力ユニットによる情報項目を、表示および／若しくは出力すること（１４０）、並びに／または前記情報項目をデータ記憶媒体に保存することと、
    を含む方法。
13. プロセッサによる実行時に、請求項１２に記載の方法を実行するような方法で構成されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載のシステムを制御するためのコンピュータプログラム製品。
14. 請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品を保存している記憶媒体。

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