آیا فناوری‌های خودمختار، آینده‌ کشاورزی هستند؟

تصور کنید یک کشاورز خود را باید برای روبروشدن با یک طوفان آماده کند، هرچندکه کارهای زیادی برای انجام دادن در مزارع وجود دارد و باید قبل از طوفان آینده، تمام شود.

تصور کنید که با یک اپلیکیشن، آن کشاورز می‌تواند به یک تراکتور دستور دهد تا انبار را ترک کرده و خود را به یک مزرعه معین برساند، خاک‌ورزی و یا کار برداشت را که موردنیاز است، انجام دهد و به انبار بازگردد.

از اواسط دهه 1990، فناوری هدایت خودکار با هدایت جی‌پی‌اس، کشاورزان را قادر ساخت تا کمباین‌های خود را در ردیف‌های مستقیم و قابل تکرار برانند.

تراکتورهای خودران، شروع عصر جدیدی از همکاری انسان و ماشین در بخشی است که پتانسیل فناوری‌های جدید را بررسی کرده که می‌تواند دقت را تسهیل کند. کشاورزی، بهبود بهره‌وری، رسیدگی به اثرات زیست محیطی تکنیک‌های کشاورزی موجود و بهبود کیفیت زندگی برای کشاورزان از جمله‌ی این موارد هستند.

بر اساس گزارش دفتر مرجع جمعیت (PRB) واقع در واشنگتن‌دی‌سی، جمعیت جهان تا سال 2050 به 9.7 میلیارد نفر خواهد رسید. این جمعیت رو به افزایش سریع باید تغذیه شود، اما چالش‌های حمایت از چنین رشدی در تولید مواد غذایی با چالش‌های موجود مطابقت دارد.

یکی از دلایل اتوماسیون در کشاورزی، کمبود نیروی کار است.  هیچ‌کس نمی‌خواهد روی یک ماشین برداشت مستقل یا یک ماشین جمع‌آوری میوه‌های پیچیده سرمایه‌گذاری کند، اما بدون کارگران مزرعه، در نهایت، محصول برداشت نخواهد شد.

وسایل نقلیه خودران در یک دامنه طراحی عملیاتی (ODD) کار می‌کنند یعنی پارامترهای عملیاتی یک سیستم خودران بر اساس محدودیت‌های سرعت، انواع جاده‌ها، شرایط آب‌و‌هوایی و مرزهای جغرافیایی مختلف طراحی و تعریف شده است.

اتومبیل‌ها و تراکتورهای خودران دارای ODD های بسیار متفاوتی هستند. وسایل نقلیه جاده‌ای خودران باید در کنار سایر وسایل نقلیه و در کنار کاربران آسیب‌پذیر جاده مانند عابران پیاده، دوچرخه‌سواران و اسکوتر سواران در چارچوب قوانین جاده‌ای کار کنند.

اما این مسئله در مزارع بزرگ که  قوانین جاده در آن اعمال نمی‌شود و ترافیکی وجود ندارد. کار را ساده کرده است چنان‌که به راحتی می‌توان فهمید که چرا استفاده از وسایل نقلیه‌ی خودران در کشاورزی به سرعت در حال گسترش است.

 کاربردهای فناوری خودمختار در کشاورزی

کاربردهای اصلی فناوری مزرعه خودمختار، آماده‌سازی و شخم‌زدن خاک است که به عنوان خاک‌ورزی شناخته می‌شود، همچنین شیردوشی، برداشت، علف‌های هرز و کنترل آفات از جمله‌ی این موارد هستند.

خاکورزی

یک تراکتور با اندازه کامل برای خاکورزی مستقل طراحی شده است. در این زمینه، کشاورزان می‌توانند تراکتور را به‌صورت دستی یا از طریق دستگاه‌های تلفن همراه هدایت کنند.

این وسیله نقلیه به انواع سیستم‌های فناوری از جمله شش جفت دوربین استریو مجهز شده است تا بتواند در صورت برخورد با موانعی که قادر به شناسایی آن‌ها نیست، از راه دور با مرکز عملیات تماس گرفته و کمک بگیرد.

 شیردوشی مستقل

با توجه به مقادیر زیاد شیر تولید و مصرف شده در سراسر جهان، تعجب آور نیست که شیردوشی برای چندین سال به صورت خودکار انجام شده است. اگرچه اکثر مزارع چندین هزار گاو دارند، گله‌های برخی از بزرگ‌ترین گاوداری‌های جهان به ده‌ها و صدها هزار گاو می‌رسد.

به گفته‌ی یک کارشناس کشاورزی، یک کشاورز روسی با صدو پنجاه هزار گاو، روزانه 3.9 میلیون لیتر شیر تولید می‌کند. گاوها برچسب‌گذاری می‌شوند و هر زمان که احساس می‌کنند باید از آنها مراقبت شود، به سمت یکی از ایستگاه‌های شیردوشی می‌روند که در آنجا یک ربات تجهیزات شیردوشی وجود دارد. گاو دوشیده شده و سپس به بیرون می‌رود، این فرآیند کاملاً مستقل است.

سمپاشی و وجین

استفاده از علف‌کش‌ها و آفت‌کش‌ها، جنبه‌ی بسیار ناکارآمد کشاورزی است. عدم استفاده‌ی زیاد از این مواد، می‌تواند خسارت جدی وارد کند.

این مشکل با استفاده از بینایی کامپیوتری و یادگیری ماشینی برای شناسایی و تمایز گیاهان و علف‌های هرز و هدف قرار دادن علف‌کش فقط روی علف‌های هرز، در حال برطرف شدن است.

یک ربات خودمختار با سرعت 5 مایل در ساعت در میان مزارع محصولات زراعی حرکت می‌کند و می تواند صدهزار علف هرز را در ساعت بکشد و تا 20 هکتار در روز را پوشش دهد.

برداشت محصول

شاید بحرانی‌ترین مسئله کشاورزی، برداشت محصول است، موضوعی که با روی دادن جنگ روسیه و اوکراین، اوکراین و بویژه اروپا را دچار مشکل کرده است. کارکردن بر روی زمین بدون زمان‌بندی و کارایی مناسب برای برداشت غلات، محصولات زراعی، میوه‌ها و یا سبزیجات بیهوده است.

بر اساس گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، حدود 30 درصد از دست دادن غذای جهانی در مرحله تولید و برداشت محصولات کشاورزی اتفاق می‌افتد و از جمله دلایل آن می‌توان به ناتوانی در تکمیل برداشت به دلیل کمبود نیروی کار اشاره کرد.

استفاده از هوش‌مصنوعی (AI) می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا دقت و کیفیت محصولات خود را تضمین کنند. در مورد محصولات ویژه و فاسد شدنی مانند میوه و سبزیجات، دانستن دقیق زمان برداشت از اهمیت بالایی برخوردار است.

بسیاری از این گونه محصولات زود هنگام چیده می‌شوند تا در طول حمل‌ونقل بالغ شوند. اینجا جایی است که ماشین‌ها، دقیق‌ترین پیش‌بینی را ارائه می‌کنند و حسگرهایی وجود دارند که در هر جعبه می‌توانند سطوح بلوغ را تضمین و به عنوان یک بیمه‌نامه عمل ‌کنند.

خرده‌فروش‌ها، فقط محصولات آماده برای فروش را می‌خرند و از محصولات نارس خودداری می‌کنند، بنابراین کشاورزان در صورتی که محصولاتشان توسط چشم انسان بررسی شود، دستاورد کمی خواهند داشت، از این رو استفاده از حسگرها اهمیت پیدا می‌کند.

همچنین با افزایش چالش‌های استخدام تعداد کافی میوه‌چین، کشاورزان برای اطمینان از اینکه محصولاتشان در شاخه‌ها هدر نمی‌رود، به دنبال فناوری هستند. پهپادهای باغی با هوش مصنوعی می‌توانند میوه های رسیده را شناسایی کرده و بچینند.

ربات‌های خودگردان پرنده به وسیله نقلیه‌ای متصل می‌شوند که به آرامی در ردیف‌های باغ می‌چرخد و در صورت لزوم می‌ایستد تا پهپادهای میوه‌چین را قادر به پرواز تا شاخه‌ها برای شناسایی، چیدن و رساندن میوه‌های رسیده به واگن زیر خود کند.

الگوریتم‌ها و دوربین‌های درک هوش‌مصنوعی، میوه‌ی مناسب را طبقه‌بندی و انتخاب می‌کنند که توسط بازوی چیدن چیده می‌شود. پهپادها می‌توانند روز و شب کار کنند و بازده را در حین کار محاسبه کنند.

اما آنچه برای توت‌فرنگی کار می‌کند برای زغال اخته، کارساز نیست. آنچه برای زغال‌اخته موثر است برای انگور کار نمی‌کند. محدودیت‌ها و اتخاذ راه‌حل‌های مأموریتی خاص، تصمیم سرمایه‌گذاری را برای کسانی که مزارع مختلط تولید محصولات کشاورزی و دام را اداره می‌کنند، پیچیده کرده است.