Các nhà nghiên cứu ở phòng thí nghiệm Media Lab của MIT (Học viện công nghệ Massachusetts) đã sử dụng thuật toán máy tính để tạo ra những cây húng quế có hương vị và chất dinh dưỡng tốt hơn bao giờ hết.

Thuật toán máy tính cho phép các nhà khoa học xác định các điều kiện phát triển tối ưu để tối đa hóa nồng độ của các phân tử hương vị, hay còn được biết đến như các hợp chất dễ bay hơi.

Theo ông Caleb Harper - trưởng nhóm nghiên cứu ở phòng thí nghiệm MIT Media Lab, nhóm của ông đang tập trung vào việc tăng cường các đặc tính chống lại bệnh tật của con người trong các loại thảo mộc. Bên cạnh đó, nhóm cũng nghiên cứu cách cây trồng phát triển trong các điều kiện khác nhau để giúp người dân thích nghi với sự thay đổi khí hậu.

Bằng cách tạo ra môi trường nhân tạo, các nhà khoa học đã phát hiện ra việc chiếu sáng vào cây 24 giờ mỗi ngày đem lại hương vị tốt nhất cho cây húng quế. Những cây húng quế này được trồng trong các container được trang bị các thiết bị kiểm soát ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm - kỹ thuật nông nghiệp đang phát triển nhanh chóng hiện nay.

Sau khi cây phát triển, các nhà khoa học đã đánh giá mùi vị của húng quế bằng cách đo nồng độ các hợp chất dễ bay hơi có trong lá, sử dụng các kỹ thuật hóa học phân tích truyền thống như sắc ký khí (gas chromatography) và quang phổ khối (mass spectrometry). Những phân tử này bao gồm các chất dinh dưỡng và chất chống oxy hóa có giá trị cho sức khỏe.

Tất cả thông tin từ các thí nghiệm thực vật sau đó được đưa vào các thuật toán học máy mà nhóm các nhà nghiên cứu ở MIT và Cognizant phát triển. Các thuật toán đã đánh giá hàng triệu kết hợp có thể có liên quan đến thời gian và cường độ chiếu sáng, và tạo ra các điều kiện sẽ tối đa hóa hương vị, bao gồm cả chế độ duy trì ánh sáng ban ngày 24/24.

Hơn thế nữa, các nhà nghiên cứu đang tìm cách tăng cường hợp chất chống bệnh tiểu đường trong cây húng quế. Nhóm Media Lab hiện đang nghiên cứu các tác động của việc điều chỉnh các điều kiện môi trường khác như nhiệt độ, độ ẩm và màu sắc của ánh sáng, cũng như tác động của việc bổ sung hormone hoặc chất dinh dưỡng thực vật.

Bên cạnh đó, họ cũng nghiên cứu việc sử dụng chitosan - một loại polymer có trong vỏ côn trùng - giúp cây tạo ra các hợp chất hóa học khác nhau để tránh sự tấn công của côn trùng.

Một ứng dụng khác của “nông nghiệp mạng” (cyber agriculture) là nghiên cứu về khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu. Thông thường, phải mất đến vài năm hoặc cả thập kỷ để nghiên cứu các điều kiện khác nhau sẽ ảnh hưởng đến cây trồng như thế nào. Nhưng khi áp dụng trí tuệ nhân tạo, nhiều thí nghiệm có thể được thực hiện trong 1 thời gian ngắn.

Các nhà khoa học không cần phải dựa vào thời tiết và chờ đến mùa phát triển tiếp theo của cây trồng, mà có thể theo dõi mọi thứ trong môi trường nhân tạo được kiểm soát. Dữ liệu thu được sẽ được chia sẻ trong một mạng lưới người dùng trải rộng trên 65 quốc gia.

Việc sử dụng thuật toán được coi như một giải pháp thay thế di truyền cho cây. Các nghiên cứu này cho thấy chúng ta có thể sử dụng học máy (machine learning) và kiểm soát các điều kiện môi trường để tìm ra những điều kiện tối ưu nhất để tối đa hóa hương vị và năng suất cây trồng. Phương pháp này dự tính sẽ được áp dụng trên cây dừa cạn Madagasca - loại cây duy nhất hiện tại có chứa các hợp chất chống ung thư là vincristine và vinblastine.

Linh Nguyễn Lê (theo Diễn đàn kinh tế Thế giới)

Xem thêm