研究・論文

Yizhi Zhang · · Global

本報告書は、屋上温室の環境性能を体系的にレビューし、特にライフサイクルアセスメント（LCA）アプローチに焦点を当てています。レビューの結果、既存の研究は数が限られ、特定のケーススタディに焦点を当て、多様なLCA手法を採用しているため、研究間の比較が困難であることが判明しました。環境性能は文脈に大きく依存し、方法論的仮定に強く影響され、従来のLCAは温室の運用、作物の成長プロセス、およびホストビルディング間の動的な相互作用を捉えきれず、環境性能の不完全な表現につながっています。

Kelvin Kekeli Kobla Ahiakpor, David Ebo Adjepon‐Yamoah · DMPedia Lecture Notes in Computer Science & Engineering · Ghana

この論文は、ガーナの農業普及サービスを拡大するために設計されたAgroAgent-as-a-Service（AaaS）プラットフォームであるCultivateを紹介しています。このプラットフォームは、農学者が構成可能なAIエージェントを展開できるようにします。ガーナを拠点とする都市農業スタートアップFarmitectureの農学者1名と農民1名を対象としたパイロット研究でシステムが検証されました。農学者は10分以内にエージェントを完全に設定し、問い合わせ負荷の50〜60%を処理できると推定し、農民は応答が具体的で根拠に基づいていると感じました。パイロットは、分散型で農学者によって訓練されたAIエージェントが技術的に実現可能であり、意図されたユーザーに好評であることを示しましたが、小規模なパイロットサンプルとWhatsApp統合の欠如などの制限も指摘されました。

Vidyashree K P, Udayabalan B, Shilpa M S, Madhusudhana R, Nandini S, Bhagyalakshmi R, Shivani T J · Journal of Integrated Science and Technology · Global

本研究は、屋上庭園や都市農業における植物の選択と管理を支援するため、深層学習技術に基づく植物種認識システムを提案した。このシステムは画像取得、前処理、特徴抽出、分類の4段階で構成される。モデルは14種の植物の80,000枚の画像データセットで訓練され、ResNet9アーキテクチャで転移学習が適用された。モデルは100点中約92点のスコアを達成した。

Lovina Yogarajan, Mohammad Masukujjaman, Abdullah Al Mamun, Mohd Helmi Ali · Journal of Agribusiness in Developing and Emerging Economies · Malaysia

マレーシアの様々な地域の都市住民250名を対象としたオンライン調査により、水耕栽培導入に影響を与える要因が調査された。態度、水耕栽培との適合性、および知覚された信頼が導入意図に有意な影響を与え、導入意図が実際の導入に強く影響することが示された。しかし、パフォーマンス期待、努力期待、社会的影響は導入意図に有意な影響を与えなかった。

Mohammed El-Hajj · Frontiers in Sustainable Food Systems · Global

この概念論文は、IoTセンシング、クラウド基盤、力学モデルとAIを組み合わせたハイブリッドモデルを統合し、リアルタイムモニタリングと都市規模の食料システムシミュレーションを行う四層のサイバーフィジカルな枠組み「都市農業デジタルツイン（UA-DT）」を提案し、コミュニティの屋上菜園を対象としたソフトウェアシミュレーション（Eclipse Ditto、Azure IoT、Python）によって論理的な実現可能性を示している。論文は、水使用量20〜40%削減、肥料使用量15〜25%削減、収穫後損失の最大30%削減、3〜7日の早期警戒リードタイムというベンチマーク値を、完全に検証されたUA-DT導入が到達しうる目標として文献から引用しているが、これらは本研究自体の実証的な結果ではないと明記している。

Yuvaraja Boovanahalli Kariyappagowda, Khateeja Ambareen, S P Vijaya Vardan Reddy, Chethan Bommalingaiahanapalya Krishnamurthy, Madhu Puttegowda · Journal of Asian Scientific Research · Global

本研究は都市部で農地が限られる中で普及が進む屋上ガーデニングにおいて、病害の急速な拡大と診断の遅れによる断念を防ぐため、葉画像に基づく機械学習型の自動病害診断システムを開発した。画像セグメンテーションを前処理として病変部を分離した上で分類モデルにかけ、グァバ、ジャムン、レモン、マンゴー、ザクロの5種の葉画像データセットで学習・評価した結果、正解率（Accuracy）1.00という理想的な性能を全体として達成し、レモンとマンゴーの病害分類ではそれぞれ0.995・0.991の精度、F1スコア0.88超という高い成績を示した。

Yogi Priyo Istiyono, Siti Rokhmanila, Ojak Abdul Rozak · Jurnal Otomasi Kontrol dan Instrumentasi · Global

研究チームは、小規模・都市農業向けにIoTを用いた環境モニタリングと自動灌漑システムを開発し、実験評価を行った。システムはNodeMCU ESP8266マイコンに静電容量式土壌水分センサー、土壌pHセンサー、DHT11温度センサーを組み合わせ、Wi-Fi経由でBlynkクラウドにデータを送信してスマートフォンと16×2液晶ディスプレイで監視でき、リレー制御の5V DC水中ポンプがあらかじめ設定した土壌水分閾値に基づき灌漑を行う。基準機器（ETP-302）との比較検証では、土壌水分3.4%、土壌pH 4.1%、気温2.8%の平均誤差が確認され、灌漑は土壌乾燥域（ADC値430〜520）で作動し、十分な水分に達すると自動的に停止した。

Dawan Arkini Challam · Asian Research Journal of Agriculture · Global

直径90mmのPVCパイプを3段フレームに組んだ低コスト垂直栽培システムを構築し、土壌を主要な培地として用い、栄養成長期は50%遮光ネットによる半制御的な小気候下でイチゴ(Fragaria×ananassa)を栽培した事例研究。遮光は蒸散ストレスを抑え保水性を高めることで葉の発達を促進し、開花期の開始時に遮光を除去すると、光量の改善によるとみられる花芽形成の促進と1株あたりの花数増加が確認された。この生育段階に応じた光管理により葉数・花数・果実数が増加し、露地栽培と保護栽培双方の利点を組み合わせた収量向上が得られたが、供試株数や再現試験の有無は記載されていない。

Akhil S Anand, Hannes Pravida, Fredrik Fossan-Waage, Tormod Skorpe Skjolden, Giulia Robbiani, Younes Zahraoui, Emil Wolff Anthony, Jayaprakash Rajasekharan, Sissel Torre, Knut Asbjørn Solhaug, Sebastien Gros · Frontiers in Horticulture · Global

制御環境型農業である垂直農法（バーティカルファーミング）について、エネルギー市場との統合の可能性と課題を検討した論文。垂直農法は高い初期投資・運用コスト、とりわけ大きなエネルギー支出により経済的成立性が制約されていることを指摘した上で、再生可能エネルギー統合が進む電力市場（前日市場・調整力市場・柔軟性市場）に垂直農場が参加し、照明・空調のエネルギー使用を市場信号に応じて調整することで運用コスト削減や追加収益の可能性を論じた。一方で、変動照明に対する植物の応答についての理解不足を実装上の重大な障壁として特定し、小規模な実験室実験によってこの統合の課題を示した。

Paul Emile Tchinda, Thi-Thanh-Hiên Pham · Canadian Geographies / Géographies canadiennes 70(3) · Cameroon (one large and one medium-sized city)

都市農業は多くの持続可能性の議程に載る一方、アフリカ諸国の公共政策では無視されてきた。この研究は、カメルーンの大都市と中規模都市の2都市で、多段階（市域・近隣）の地図化と半構造化インタビューを組み合わせ、都市農業を把握する手法そのものの有効性を検証した。空間分解能5mのSPOT衛星画像による地図化は、2都市の農業実践の空間分布を大づかみに理解させる。一方で、作物の種類、新しく生まれている起業的な実践、栽培の時間的な変化といった特徴は衛星画像では見えず、現地での地図化とインタビューで初めて明らかになった。批判的リモートセンシングの議論を引き継ぎ、著者らは都市農業を描き出すための方法論の枠組みを提案し、「どの調査手法を選ぶかが都市農業の理解そのものを形づくるため、都市ごとの特性を踏まえて選ぶべきだ」と論じている。

Paul Β. Thompson · · Global

本稿は都市農業について論じ、都心部の食料品店の減少と、グローバル・ウェスト以外のメガシティにおけるさらなる脆弱性の予測が、異なる根底にある倫理的要請を示唆していると指摘しています。本稿は、都市農業の原型を農村のレジリエンスや持続可能な集約化とは対照的に、消費の道徳的重要性や将来世代ではなく現在のニーズに焦点を当てていると説明しています。また、ハイテク代替策を取り入れるものと、資本力のあるアクターの影響に抵抗するために地域の連帯を強調するものの二つの都市農業のビジョンを提示しています。

Gokulakrishnan G, Navaneetha Krishnan T, Tamilselvan D, S Sanjeevkumar, Devaganesh A, Janani N, K. Arunadevi, Balaji Kannan · Madras Agricultural Journal · Global

本レビューは、制御された環境で積み重ねられた層を利用し、資源使用量を削減して年間を通じて作物を生産する垂直農法を考察しています。垂直農法の環境的および経済的利点を評価しつつ、高いエネルギー需要や限られた作物多様性といった制約を批判的に検証しています。この研究は、その可能性にもかかわらず、垂直農法が高いエネルギー消費量による経済的実行可能性に関する課題に直面していることを強調しています。

André Luiz dos Santos, Bruno Teixeira Lima, Leonardo Cabral Ramos, Lucas Bellio Buldrini, Lucas Ferreira de Queiroz, Henrique Silva, Paulo César da Silva Emanuel, Gustavo Caravita de Andrade · DELOS Desarrollo Local Sostenible · Global

本研究は、ESP32マイクロコントローラと物理センサーを統合して開発された、土壌温度および湿度モニタリング機能を備えた自動灌漑システム「AquaGarden」を提示する。収集されたデータは、Firebaseに接続されたFlutterFlowモバイルアプリケーションに送信され、クラウドストレージとリモート管理が可能である。このシステムは、自動化を通じて庭園栽培を容易にし、水の使用を最適化し、手動介入の必要性を減らすことを目的としており、リアルタイムモニタリングとリモート灌漑制御を可能にする。

Imran Ali Lakhiar, Haofang Yan, Tabinda Naz Syed, Chuan Zhang, Sher Ali Shaikh, Md Rakibuzzaman, Rahim Bux Vistro · Horticulturae · Global

世界的な無土壌栽培（SLF）システムの系統的レビューにより、都市および都市近郊における園芸のレジリエンス向上におけるその役割が特定された。SLFは節水や収量増加といった利点を提供するが、重大な課題に直面している。高い初期費用、多大なエネルギー需要、および専門的な技術的専門知識の必要性が、その広範な導入を依然として制限している。

Olufemi A. Omitaomu, Ali Mostafavi, Sukanya Randhawa, Haoran Niu · SIGSPATIAL Special · Global

Urban AIは、人工知能、空間コンピューティング、都市科学を統合し、都市化の課題に取り組む学際分野である。都市データの増加と都市インフラのデジタル化は、都市科学におけるデータ駆動型機械学習アプローチの活用機会を創出している。Urban AIは、都市問題へのAI技術の革新的な応用、AI対応都市データインフラの開発、および都市計画、交通予測、エネルギー最適化、公共安全、都市農業、土地利用管理など多岐にわたる実用的な都市アプリケーションを扱う。

Fadhil Ahla Firdaus, Siti Nurlaela, Mastur Mastur · Journal of Agribusiness Science and Rural Development · Global

本定性的記述研究は、都市農業コミュニティにおけるデジタルエンパワーメントの役割を理解するため、2023年11月20日から2025年4月28日までの期間に@great.andgreenアカウントのInstagramインサイトを分析した。このアカウントは、フォロワー数1,335人、インプレッション数130,413回、リーチ数18,991回と好調な成長を示し、主に18～24歳のユーザーに支持された。コンテンツインタラクションは2,215回に達し、主要フォロワー以外への影響力拡大の可能性を示している。

Amjad Aljuhani, Rahaf Baghdadi, Wafaa Alzahrani, Deemah Aljuhani · · Saudi Arabia

この研究は、サウジアラビアにおける垂直農場の実現可能性を検討し、数理最適化を用いて最適な立地を特定した。AIMMSソフトウェアで開発された混合整数線形計画モデルは、インフラ適合性、水利用可能性、エネルギー消費を考慮した。結果として、リヤド、ジェッダ、ダンマーム、タブーク、ハミス・ムシャイトの5都市で7つの最適な場所が特定され、レタス生産の効率化とコスト削減が示された。しかし、高いエネルギー要件と初期投資コストという課題が依然として存在している。

Kit Hoe Chan · DR-NTU (Nanyang Technological University) · Singapore

この論文は、モノのインターネット（IoT）ベースの都市農業システムのアーキテクチャ、アプリケーション、および課題を探求し、人口密度の高い環境における農業生産性向上におけるその役割に焦点を当てています。IoTは、スマートセンサー、データ分析、自動化を統合して、作物環境のリアルタイム監視と精密制御を可能にし、資源利用を最適化し、収穫の一貫性を高めます。この研究は、IoTがいかに回復力があり、資源効率が高く、拡張性のあるスマートシティ農業を支援するかを強調し、AIベースの予測分析とブロックチェーン対応のトレーサビリティにおける将来の可能性を示しています。

Paola Lassandro, Salvatore Capotorto, Valeria Mammone · Sustainability · Global

この研究は、エネルギー効率と都市食料生産を向上させる自然ベースのソリューションとして、建物のファサード向けのスマートで低コストな栽培システムを調査しました。最大57.14%の節水を実現するエコスマート灌漑システムが垂直緑化モジュールに導入されました。このシステムは、地中海都市の暑い日にオフィス室内の温度を3〜4℃低下させました。

José Cleydson F. Silva, Kleiton Lima de Godoy Machado, Anna Flavia de Souza Silva, Raquel Dias, Victor Ricardo Bodnar, Wallison Oliveira Vieira, María Alejandra Moreno-Pizani, Jenifer Dias Ramos, Ivani Pauli, Lucas Cavalcante da Costa · Sustainability · Global

この世界的なレビューは、都市農業、再生農業、アグロフォレストリー、極限環境での食料生産を含む、農業および食品技術における革新的な進歩を探求しています。作物収量と栄養を改善するためのバイオテクノロジー、合成生物学、ナノテクノロジーの進歩、および精密農業におけるAIの役割を検証しています。このレビューはまた、強靭な世界の食料システムを形成するための政策、規制、およびコミュニティ主導のアプローチの重要性についても議論しています。

Anand A. Jose, S. Mahalakshmi, S Arjun · · Global

この論文は、食料不安に対処し、ゼロハンガー目標を達成するために、都市景観における精密農業手法の統合を掘り下げている。精密農業は、作物生産、資源配分、環境持続可能性を最適化するために先進技術を活用する。本稿は、精密農業の概念、都市環境での適用性、都市農業に適した多様な技術、および成功事例を検証する。

Sadiq Ur Rehman, Muhammad Adeel Mannan, Muhammad Ahsan Shaikh, Muhammad Uzair · Memoria Investigaciones en Ingeniería · Pakistan

パキスタンでは、水不足や資源の非効率な利用といった農業課題に対し、IoTベースの太陽光発電スマート垂直農業システムが提案された。6週間のチェリートマト栽培試験では、このシステムは従来の栽培方法と比較して収量が60-65%増加し、エネルギー消費が40%削減され、水消費が28.57%減少した。しかし、試験規模が小さいことや長期的な環境影響データが不足していることが限界であり、コスト、メンテナンス、地域の制約といった普及のための課題に対処する必要がある。

Wafaa Radi · Journal of Communication Sciences and Information Technology · Global

既存のIoTベース水耕栽培制御システムの多くは、ハードウェアとソフトウェアの密接な結合により、ユーザーのカスタマイズを制限している。本論文は、小規模なDIY愛好家や中規模の都市農業実践者向けに設計された、モジュール式でユーザーフレンドリーなIoTプラットフォーム「Hydro-smart」を提案する。Hydro-smartは、園芸プロセスの自動化と最適化、農業実験の促進、そして実験設計の簡素化とデータ収集の自動化を通じてユーザーが市民科学者として活動することを可能にすることを目指している。

Zakhro Sodikova · International Journal of Scientific Research in Computer Science Engineering and Information Technology · Global

本研究は、持続可能な都市農業のための機械学習に基づく気候適応型スマートガーデニングシステムを提案し、その設計と実装を目指した。このシステムは、環境センサーを用いて土壌水分、気温、湿度、日照、光強度をリアルタイムで記録する。そして、Gradient Boosting、Random Trees、LSTMなどの機械学習モデルを活用して、灌漑の必要性、植物のストレス、環境変化を予測し、気候変動の影響を緩和するためにガーデニング条件を調整する。

Fadilla Siska Tiara, Eva Maria Sulastri · BUDIMAS JURNAL PENGABDIAN MASYARAKAT · Malaysia (Kuala Lumpur)

マレーシアのクアラルンプールにあるAU2ケラマットコミュニティガーデンで、シンガパーバンサ・カラワン大学とマラ工科大学の学生を対象に、水耕栽培の芯地システムを用いたマスタードグリーンの栽培トレーニングが実施された。このトレーニングは、水耕栽培の理解とスキルを向上させ、野菜摂取の重要性への意識を高め、起業家精神を育むことを目的とした。事前・事後テストの結果、参加者の水耕栽培の利点、培地、芯地システムの製造技術に関する知識が大幅に向上した。