كيف تزيد تقنيات الاستشعار عن بعد من إنتاج الغذاء

لكن مسارها الهندسي قادها في النهاية إلى الزراعة. لقد طورت تقنيات الاستشعار عن بعد التي ، من بين استخدامات أخرى ، خريطة المحاصيل بدقة أكبر ، وتزيد من غلة المحاصيل ، وتحسن ممارسات الإدارة مع تقليل الوقت المستغرق لاختيار أنواع هجينة جديدة واعدة.

كروفورد أستاذة الهندسة المدنية ، والهندسة الزراعية ، والهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة بوردو ، في ويست لافاييت ، إنديانا. وفي الهندسة الزراعية ، تتعاون مع باحثين في علم الوراثة النباتية ، وعلم وظائف الأعضاء النباتية ، والأرصاد الجوية الزراعية ، وعلوم التربة. في الهندسة ، تركز على تطوير طرق لتحليل بيانات الاستشعار عن بعد.

لقد حصلت زميلة IEEE على وسام IEEE Mildred Dresselhaus لهذا العام ، وذلك بسبب “مساهماتها في تكنولوجيا الاستشعار عن بعد والقيادة في تطبيقها لصالح البشرية”. الجائزة برعاية جوجل.

ناشط بيئي مبكر

عندما كانت مراهقة في الستينيات ، انجذبت كروفورد إلى برنامج الفضاء الأمريكي. كانت تهدف في البداية إلى الحصول على وظيفة في صناعة الطيران.

تقول: “كان الفضاء ملهمًا حقًا في تلك الأيام”. “لم أكن أريد أن أصبح رائد فضاء ، لأنني أشعر برهاب الأماكن المغلقة. كنت مهتمًا بتصميم وتشغيل الطائرات والمركبات الفضائية “.

ولكن خلال فترة عملها كطالبة جديدة في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، مرت صناعة الطيران بفترة تسريح جماعي للعمال. لقد أدركت أن الفضاء كان صناعة طفرة وكساد ، كما تقول.

وفي الوقت نفسه ، كما تقول ، حظيت القضايا البيئية بالاهتمام حيث أصبح تأثير الأمطار الحمضية وتلوث البحيرات والأنهار مفهومة بشكل أفضل.

يقول كروفورد: “كان الناس مهتمين حقًا بالهواء النظيف والمياه النظيفة ، لذلك قررت أنه سيكون هناك دائمًا اهتمام بالبيئة”. حولت تخصصها إلى الهندسة المدنية والبيئية.

تقول: “إنك تدرس العديد من المجالات في الهندسة المدنية ، بما في ذلك الهياكل والتربة والنقل والبيئة”. بعد تخرجها في عام 1970 ، بقيت في الجامعة للحصول على درجة الماجستير في الهندسة المدنية في عام 1973 ، مع التركيز على الهندسة البيئية.

ثم تابعت دراستها للحصول على درجة الدكتوراه. في هندسة النظم في جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس. ركزت أبحاثها هناك على مناهج النظام القائم على النماذج والرياضيات.

عندما حان الوقت للعثور على موضوع لأطروحتها ، علمت أن وكالة حماية البيئة الأمريكية ، في تنفيذ قانون الهواء النظيف لعام 1970 ، كانت تكافح من أجل وضع خطوط أساسية لمستويات جودة الهواء ، على حد قولها.

“للاستفادة من هذه اللوائح ، يجب أولاً تحديد موقعك الحالي بمستويات جودة الهواء” ، كما تقول. ركزت أطروحتها على تطوير طرق لتحديد خط الأساس لتركيزات الملوثات في الغلاف الجوي بناءً على القياسات المكانية والزمانية التاريخية. حصلت على درجة الدكتوراه. في عام 1981.

كانت قد خططت لأن تصبح مستشارة لمنظمة مرتبطة بالبيئة ، ولكن خلال العام الأخير لها في ولاية أوهايو أصيب أحد أعضاء هيئة التدريس بالمرض ، وطلب منها القسم تدريس أحد فصوله.

تقول: “هكذا تحولت مسيرتي المهنية نحو الأوساط الأكاديمية”.

تقنيات الاستشعار عن بعد لمعالجة مشاكل علوم الأرض

في عام 1980 انضم كروفورد إلى قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة تكساس في أوستن ، وبقي لمدة 25 عامًا. بصفتها عضوًا في مجموعة الهندسة الصناعية وبحوث العمليات ، طورت أساليب متقدمة لتحليل الصور وتطبيقات لرسم خرائط الغطاء الأرضي ومراقبته باستخدام صور الأقمار الصناعية.

كما أسست أيضًا برنامجًا متعدد التخصصات للبحث وتطوير التطبيقات في مجال الاستشعار عن بعد القائم على الفضاء والمحمول جواً في جامعة تكساس. وكجزء من هذا الجهد ، قامت بتركيب وتشغيل محطة استقبال للحصول على البيانات وتحليلها من الأقمار الصناعية التابعة للإدارة الوطنية الأمريكية للمحيطات والغلاف الجوي في مناطق ممتدة من أمريكا الشمالية وخليج المكسيك.

تضمن برنامج بحث فريقها مشاريع في أستراليا وأفريقيا. طور الفريق أيضًا خوارزميات جديدة لتحليل الصور الفائقة الطيفية ، والتي توفر معلومات مفصلة عبر الطيف الكهرومغناطيسي لاكتشاف التغيرات القائمة على الكيمياء في الغطاء النباتي.

لم تعد الزراعة على رادارها حتى عام 2006 ، عندما انضمت إلى هيئة التدريس في جامعة بيرديو. كان للجامعة بالفعل 30 عامًا من التعاون بين كليات الهندسة والزراعة في استخدام الاستشعار عن بعد لمعالجة المشاكل في الزراعة مثل الكشف عن الأمراض في المحاصيل ورسم خرائط لها. استخدم الباحثون في الأصل التصوير الجوي ، ثم صور الأقمار الصناعية. من خلال مختبر الجامعة لتطبيقات الاستشعار عن بعد ، طورت الكليات علاقات تعاون دولية في تطوير تحليل بيانات الاستشعار عن بعد وتطوير برمجيات مفتوحة المصدر للتطبيقات والتعليم.

“كان الناس مهتمين حقًا بالهواء النظيف والمياه النظيفة ، لذلك قررت أنه سيكون هناك دائمًا اهتمام بالبيئة.”

تقول ضاحكة: “عندما أخبرت عائلتي أن جامعة بيرديو جندتني ، سأل والدي عما إذا كانت المدرسة تفهم أنني لا أعرف الكثير عن الزراعة”. كان بوردو مهتمًا بعملي في الاستشعار عن بعد وتحليلات البيانات. توفر هذه التقنيات القدرة على الحصول على البيانات بشكل متكرر عبر مناطق مكانية ممتدة – وهو أمر بالغ الأهمية للزراعة. “

يساهم عملها حاليًا في تطوير استراتيجيات محسّنة لتطبيقات المغذيات ومبيدات الأعشاب على المحاصيل. من خلال مساهماتها في تربية النباتات ، تساعد في تحسين أمن ومرونة إنتاج الغذاء على الصعيد الدولي.

ساعد كروفورد مؤخرًا في قيادة مشروع ممول من قبل وزارة الطاقة الأمريكية لتطوير منصات وخوارزميات لمركبات جوية بدون طيار لدعم مربي النباتات في تطوير هجين الذرة الرفيعة للوقود الحيوي – بدائل محتملة للإيثانول القائم على الذرة.

بعيدًا عن الأوساط الأكاديمية ، نصح كروفورد وكالة ناسا بصفتها عضوًا في اللجنة الاستشارية لعلوم الأرض والمجلس الاستشاري لمركز البيانات والتطبيقات الاجتماعية والاقتصادية التابع لوكالة ناسا.

كانت زميلة جيفرسون للعلوم في وزارة الخارجية الأمريكية ، حيث ركزت على تعزيز تقنيات الجغرافيا المكانية في البلدان النامية.

في عام 2001 ، أدركت هدفها في العمل في مهمة فضائية. كانت عضوًا في فريق التحقق من صحة علوم الأرض التابع لناسا ، والذي أجرى أول مهمة مدنية أمريكية ناجحة فوق الطيف في الفضاء. على الرغم من أنها مصممة لمدة 18 شهرًا ، إلا أن المهمة عملت بنجاح لمدة 16 عامًا. ركز بحثها على تطوير طرق جديدة لتحليل الصور الفائقة الطيفية لتحديد استجابة الغطاء النباتي للمخاطر الطبيعية والتي من صنع الإنسان.

تراث ميلدريد دريسلهاوس

حصل كروفورد على ميدالية Dresselhaus في 5 مايو خلال قمة IEEE للرؤية والابتكار والتحديات وحفل التكريم الذي أقيم في هيلتون أتلانتا.

عملت ميلدريد دريسلهاوس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، التي انضمت إليها في عام 1960 كباحثة في مختبر لينكولن ، قسم الحالة الصلبة ، في ليكسينغتون ، ماساتشوستس.أصبحت أستاذة الهندسة الكهربائية في عام 1967 وانضمت إلى قسم الفيزياء في عام 1983.

في عام 2015 ، أصبحت Dresselhaus أول امرأة تحصل على ميدالية الشرف IEEE. توفيت في عام 2017.

لم تقابل كروفورد دريسلهاوس أبدًا ، لكنها تلقت رسائل تهنئة من العديد من الأشخاص الذين عرفوها.

تقول كروفورد: “كان الشيء الأكثر روعة بالنسبة لي هو رسائل البريد الإلكتروني التي تلقيتها من العديد من الأشخاص الذين عرفوها ولكنهم لم يعرفوني”. كانوا طلابًا وزملاء وأصدقاء سابقين. لقد عززوا فكرة أن دريسيلهاوس كان شخصًا رائعًا حقًا ورائدًا في نفس الوقت “.

كانت إحداهما طالبة هندسة كهربائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أعطتها أحد مقاييس الطيف القديمة لبدء بحثه. وتذكرت أخرى ، كانت في ذلك الوقت عضو هيئة تدريس مبتدئ في جامعة نورث كارولينا في شارلوت ، المدخلات المدروسة والنقدية والتشجيع الذي قدمته دريسيلهاوس حول بحثها خلال زيارة لمختبر عضو هيئة التدريس.

تقول: “كان أحد زملائي في جامعة بيردو ، وهو باحث معروف في مجال تكنولوجيا النانو ، مؤكدًا في تقييمه”. سأل ، “هل تدرك أنها كانت ملكة الكربون؟” لقد جعلني أشعر بالتواضع والتقدير “.

يمكنك مشاهدة كروفورد وهي تقبل جائزتها على IEEE.tv.

كانت أيضًا عضوًا في لجنة عرض المبتكرين خلال القمة.

تؤكد كروفورد أن بحثها متعدد التخصصات: “إن مساهمتي هي حقًا في تطوير خوارزميات لتحليل البيانات ، ولكن الغرض دائمًا هو معالجة مشكلة ما.

للمساهمة في الحل ، من الضروري الاستثمار في التعرف على المشكلة والعمل بشكل تعاوني مع الآخرين الذين هم خبراء في هذا المجال.

“أي شيء أنجزته خلال مسيرتي هو في الحقيقة نتيجة فريق. لقد قبلت الجائزة نيابة عنا جميعًا “.

IEEE: البقاء على اتصال بالمجتمع

انضمت كروفورد إلى IEEE عندما بدأت حياتها المهنية الأكاديمية وكان عليها أن تنشر أبحاثها. أكثر من 50 من أوراقها موجودة في مكتبة IEEE Xplore الرقمية.

تقول: “النشر ، بالنسبة للعديد من الناس ، هو المدخل إلى IEEE”. ثم هناك نمو من حيث فهم أهمية الذهاب إلى المؤتمرات وليس فقط الاستماع إلى العروض التقديمية للبحث ولكن أيضًا التعامل مع الناس. تبدأ في الاهتمام بما يحدث في مجتمع مهني ، وتبدأ في التطوع. إذن فأنت جزء من المجتمع “.

شغل كروفورد منصب رئيس جمعية IEEE لعلوم الأرض والاستشعار عن بُعد لعام 2013 وكان محررًا مشاركًا في معاملات IEEE في علوم الأرض والاستشعار عن بعد. كما عملت في العديد من اللجان الإدارية بالجمعية. حاز عملها على جائزة الخدمة المتميزة GRSS 2020 وجائزة David Landgrebe لعام 2021.

وتقول إن التطوع هو “طريق ذو اتجاهين لأنك تساهم في المجتمع ولكنك تستفيد أيضًا من حيث مشاركتك مع الأفراد وتطوير مهارات القيادة.”

وتضيف أن المشاركة توفر الفرص: “يحضر الأشخاص المتميزون تمامًا في مجالهم الاجتماعات ، وهم منخرطون مع المجتمع. لن تتاح لك أبدًا ، بصفتك شخصًا صغيرًا ، فرصًا لمقابلة هؤلاء الأشخاص “.