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Advancing site-specific disease and pest management in precision agriculture: From reasoning-driven foundation models to adaptive, feedback-based learning

Created by
  • Haebom

저자

Nitin Rai (Dana), Daeun (Dana), Choi, Nathan S. Boyd, Arnold W. Schumann

개요

본 논문은 머신러닝 및 딥러닝 기술을 활용한 작물 부위별 질병 관리(SSDM) 분야의 발전에 대한 연구를 리뷰한다. 특히 파운데이션 모델(FMs)을 중심으로, 시각 및 텍스트 데이터를 통합하여 증상을 해석하고, 증상-관리 관계를 추론하며, 농부 및 교육자를 위한 상호작용형 질의응답을 지원하는 방식을 강조한다. 또한, 적응 학습(AL) 및 모방 학습을 활용한 로봇 기술의 현장 기반 질병 관리 가능성을 탐구한다. 약 40편의 관련 논문을 검토하여 대규모 언어 모델(LLMs) 및 시각-언어 모델(VLMs)의 역할, 적응 학습(AL), 강화 학습(RL), 디지털 트윈 프레임워크를 활용한 목표 살포 전략을 논의한다.

시사점, 한계점

파운데이션 모델(FMs)은 SSDM 분야에서 빠르게 성장하고 있으며, 2023-24년에 관련 연구가 급증했다.
시각-언어 모델(VLMs)은 대규모 언어 모델(LLMs)보다 더 많은 연구가 진행되고 있으며, 관련 논문 수가 5-10배 증가했다.
강화 학습(RL) 및 적응 학습(AL)은 스마트 살포 분야에서 아직 초기 단계이다.
RL을 활용한 디지털 트윈은 목표 살포를 가상으로 시뮬레이션할 수 있다.
현실 세계 적용을 위해 시뮬레이션-현실 간의 격차를 해결하는 것이 중요하다.
인간-로봇 협업은 제한적이며, 특히 로봇이 초기 증상을 감지하고 인간이 불확실한 경우 검증하는 인간-루프 방식에서 더욱 그렇다.
실시간 피드백을 제공하는 멀티모달 FMs이 차세대 SSDM을 이끌 것이다.
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