Druga zielona rewolucja
Kilka dekad temu rolnictwo przeszło tzw. zieloną rewolucję, polegającą głównie na mechanizacji oraz upowszechnieniu nawozów i środków ochrony roślin. Jednak, zgodnie z obecnymi szacunkami, do 2050 r. liczba ludności na świecie ma wzrosnąć do 9,6 mld. Aby wyżywić tak wielką rzeszę osób, uprawy na całym świecie czeka, jak się wydaje, kolejna rewolucja - internetowa. Inteligentne rolnictwo oparte na technikach Internetu Rzeczy, sieci czujników monitorujących (1), chmurach obliczeniowych i big data ma pozwolić na ograniczenie marnotrawstwa zasobów, takich jak woda, paliwo czy nawozy, i zwiększenie produktywności. Ważne są też aspekty ekologiczne, bo oparte na sieci, danych i precyzji rolnictwo nowej ery ma być zrównoważone.
Czujniki na polach, w sadach i na plantacjach mierzą światło, temperaturę, wilgotność gleby oraz wiele innych parametrów ważnych dla rolnika. Nie musi on na bieżąco wszystkiego sam sprawdzać i reagować. Od tego są zautomatyzowane systemy, np. nawadniania. Stare powiedzenie, że rolnik śpi, a zboże mu samo rośnie, można w realiach Agro-Internetu rozwinąć. Nie tylko mu samo rośnie, ale samo się w razie potrzeby podlewa, nawozi, spryskuje, a nawet, w konsekwencji, samo zbiera - choć to już nie jeden, a dwa kroki w przyszłość.
Istnieją rozwiązania, które potrafią rozpoznać szkodniki i choroby roślin. Zaawansowane systemy monitorowania, takie jak SAVE GRAPE, składające się z bezprzewodowych czujników rozmieszczonych w terenie, wykrywają warunki mikroklimatyczne w określonych miejscach, a następnie, na podstawie algorytmów, analizują je w celu wykrycia mączniaka lub innych grzybów. Dotyczy to nie tylko upraw. Czujniki i automatyka wchodzą również do hodowli zwierząt.
Agroboty i sztuczna inteligencja
Nazywa się to wszystko także czasem rolnictwem precyzyjnym. Powstają również, a jakże, rolnicze start-upy, takie jak CropMetrics, doskonalące ultranowoczesne rozwiązaniach agronomiczne. Produkty i usługi CropMetrics to m.in. optymalizacja nawadniania i montaż zaawansowanych sond wilgotności gleby. Firma oferuje software, który integruje różne technologie gospodarki wodnej w jeden, centralny, oparty na chmurze interfejs zarządzający.
Częścią sieci monitorującej w rolnictwie precyzyjnym są wyspecjalizowane drony. Ich głównym zadaniem jest badanie stanu upraw na dużych areałach. Najbardziej zaawansowane systemy potrafią bardzo wiele, np. rozróżniać rośliny uprawne i chwasty. Można je przystosować do spryskiwania, co pozwala uniknąć niszczenia uprawy przez maszyny kołowe. Trwają prace nad bezzałogowymi maszynami, które przejęłyby zadanie zapylania upraw. Na razie wyposażony w kamery i sensory w różnych zakresach sprzęt, np. termowizyjne maszyny wyspecjalizowanych firm usługowych, takich jak PrecisionHawk, służą głównie do wizualnej oceny upraw. Mogą jednak pomóc także w innych sprawach, choćby na bieżąco przesyłać informacje np. o lokalizacji i zasięgu pożaru upraw, co pomaga minimalizować straty, jeśli akcja gaśnicza zostanie skierowana precyzyjnie w kluczowe miejsca.
Oparty na kamerach i sensorach monitoring w sadach ocenia poziom wzrostu drzew i owoców, decydując o precyzyjnym dawkowaniu nawozów. Dzięki zastosowaniu agrobotów możliwe jest punktowe dozowanie nawozów. Pozwala to na znaczne zmniejszenie zużycia nawozów, czasem nawet o ponad 90%.
Istnieją aplikacje mobilne na bieżąco monitorujące stan zwierząt hodowlanych. Jeden z programów, stworzony przez firmę JMB North America, pozwala właścicielowi bydła obserwować krowy w zaawansowanej ciąży. Umieszczany na zwierzęciu czujnik alarmuje o odejściu wód płodowych. W ten sposób hodowca otrzymuje natychmiastowo informację, że zwierzę potrzebuje pomocy weterynarza. Inne rozwiązanie polega na umieszczeniu czujnika temperatury w krowim żołądku. Sprzęt jest aktywowany tylko wtedy, gdy zostanie wykryta anomalia temperatury lub pH zwierzęcia. Hodowca jest od razu powiadamiany o problemie zdrowotnym swojego „podopiecznego”.
Czasami, gdy zwierzęta hodowane są na dużych obszarach, stosuje się śledzenie lokalizacji bydła lub owiec za pomocą czujników położenia wspomaganych przez GPS. Niekiedy wykorzystuje się do tego również drony.
Oczywiście o wiele łatwiej o automatyzację w wypadku upraw pod szkłem, w zamkniętych i w pełni kontrolowanych pomieszczeniach. Szklarniane czujniki Internetu Rzeczy dostarczają informacji na temat poziomu oświetlenia, ciśnienia, wilgotności i temperatury. Mogą automatycznie sterować siłownikami w celu otwarcia okna, włączenia świateł, sterowania nagrzewnicą, włączenia mgły lub wentylatora, a wszystko to poprzez sygnał WiFi.
System rolnictwa precyzyjnego uzupełniają zdalnie sterowane lub autonomiczne ciągniki i inne pojazdy rolnicze, które na podstawie danych pobranych z sieci są w stanie wybrać najbardziej efektywną trasę przejazdu, ograniczając zużycie paliwa. Inteligentny monitoring sprawa, że pojazdy są uruchamiane tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Dzięki tym technikom pojawiły się doniesienia o znacznym spadku zużycia paliwa - nawet o 40%. Nowoczesny sprzęt rolniczy może również zostać wyposażony w czujniki monitorujące jego stan techniczny, co prowadzi do dalszych oszczędności.
Oczywiście - jak wszędzie, gdzie mamy do czynienia z dużymi ilościami danych - do internetowego, precyzyjnego rolnictwa dołącza się techniki sztucznej inteligencji, które mają jeszcze bardziej przyspieszyć, usprawnić i zwiększyć precyzję działań. Przykładem jej wykorzystania jest system SomaDetect opracowany w Kanadzie. Czujniki systemu są instalowane na każdym stanowisku udojowym i identyfikują indywidualnie każdą krowę, testując jej mleko i błyskawicznie dostarczając hodowcom szeregu danych - takich jak zawartość białka i tłuszczu, symptomy chorób czy poziom hormonów. Wszystko to pomaga podejmować szybko decyzje, np. czy zwierzę powinno być leczone, czy należy zmodyfikować skład paszy itd.
Firma Motorleaf, z siedzibą w Montrealu i Quebecu, opracowała z kolei system, który w celu identyfikacji zjawisk zbiera dane z upraw pod szkłem i stosuje sztuczną inteligencję oraz algorytmy uczenia maszynowego. Kalifornijski plantator SunSelect zastosował technologię Motorleaf w eksperymencie, który doprowadził do 50-procentowego zmniejszenia błędu prognozy plonów pomidorów.
Kraje prawdziwie rolnicze nie mają tak dobrze
Wszystkie wyżej wymienione rozwiązania wdrażane są jednak głównie w krajach rozwiniętych, na pewno nienazywanych rolniczymi - choć niektóre z nich produkują dużo żywności. A co z państwami rolniczymi w pełnym tego słowa znaczeniu?
Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) szacuje, że światowa produkcja żywności będzie musiała wzrosnąć o 70%, aby do 2050 r. zaspokoić przewidywany popyt. Skuteczne zarządzanie i optymalne wykorzystanie środków produkcji rolnej, takich jak nasiona i nawozy, będzie miało zasadnicze znaczenie. Jednak jest to trudne bez spójnego i precyzyjnego systemu oraz monitorowania. Drobnym producentom rolnym, którzy odpowiadają za 80% światowej produkcji rolnej w regionach rozwijających się, uzyskiwanie na bieżąco strategicznych informacji pomogłoby zwiększyć zyski z produkcji. Niestety, wielu z nich w swoich decyzjach dotyczących rolnictwa nadal opiera się na zgadywaniu, a nie na danych.
Panuje powszechna zgoda co do tego, że rolnicy w krajach rozwijających się powinni dysponować innowacyjnymi narzędziami i technikami, zwłaszcza technologiami cyfrowymi. Niestety, infrastruktura sieciowa jest tam wciąż bardzo słaba. Nie ma też środków na inwestycje w nowoczesne technologie. Dopiero gdy w tych biedniejszych rejonach świata zagości precyzyjne rolnictwo internetowe, a z nim Internet Rzeczy i agroboty, będzie można mówić o nowej rewolucji. Podobnie jak stało się z pierwszą zieloną rewolucją, która w wielu biednych krajach pozwoliła oddalić widmo głodu.
Robot zbierający paprykę
