کشاورزی هم به عنوان یک صنعت عظیم و هم یک پایگاه اقتصادی خوب محسوب میگردد. عواملی همچون تغییرات اقلیمی، ازدیاد جمعیت و دلواپسی ها در ارتباط با اندوخته غذایی، باعث گردیده تا صنعت کشاورزی روش های خلاقانه تری را برای محافظت و ارتقاء محصول، اتخاذ نماید. که نتیجه در پیدایش هوش مصنوعی به عنوان بخشی از انقلاب تکنولوژی صنعتی، را در پی دارد.
در این مقاله برخی کاربردهای هوش مصنوعی بررسی میگردند تا پیشتازان حرفه کشاورزی با جلوه ای از روندهای حال حاضر و داغِ روز آشنا گردند.
بر اساس تحقیقات انجام شده، بیشترین کاربردهای هوش مصنوعی در زمینه کشاورزی، در سه گروه اصلی زیر دسته بندی میگردند:
در ادامه به بررسی هر یک از این دسته بندی ها، کمپانی هایی که آنها را توسعه میدهند و موارد استفاده و همچنین فایل های تصویری مربوط به آنها، پرداخته شده است.
تکنولوژی Blue River – کنترل علف های هرز
کنترل علف های هرز جزو اولویت های مهم برای کشاورزان محسوب میگردد و همچنین یک چالش نیز میباشد، چرا که مقاومت در برابر داروهای علف کش در علف های هرز، بیشتر و بیشتر میگردد. امروزه تخمین زده میشود که 250 گونه علف هرز در برابر علف کش ها مقاوم گشته اند. بر اساس تحقیقی که توسط WSSA صورت گرفته، تاثیر علف های هرزِ کنترل نشده محصولات سویا و ذرت، باعث ضرر 43 میلیارد دلاری به صورت سالانه به کشاورزان میگردد.
کمپانی ها با اتوماسیون و استفاده از ربات ها به کشاورزان کمک میکنند تا راه های بهینه تری برای محافظت محصولات خود از علف های هرز، پیدا کنند. تکنولوژی Blue River رباتی را به اسم See & Spray توسعه داده که با استفاده از دید کامپیوتری به صورت خیلی دقیق بر روی علف های هرزِ گیاه پنبه، ماده شیمیایی اسپری میکند. دقت اسپری کردن میتواند باعث جلوگیری از مقاومت علف های هرز، گردد. ویدیویی که در زیر آورده شده است، این ربات را به نمایش میگذارد.
https://www.youtube.com/embed/-YCa8RntsRE
طبق گفته هایی که در وب سایت کمپانی موجود است، کمپانی ادعا دارد که دقتی که در تکنولوژی اش وجود دارد، باعث حذف 80 درصدی حجم ماده شیمیایی میگردد که به صورت نرمال بر روی محصولات اسپری میگردد. در سال 2017 کمپانی عظیم John Deere اکتساب تکنولوژی Blue River را اعلام کرده بود.
ربات های Harvest CROO – برداشت محصول
اتوماسیون ها نیز روز به روز بیشتر و بیشتر میشوند تا چالش های نیروی کاری را ارضاء نمایند. تخمین زده میشود که از سال های 2014 تا سال 2024 نیروی کارگری 6 درصد کاهش پیدا کند. Harvest CROO Robotics ربات هایی را توسعه داده اند که به کشاورزان جهت برداشت بسته بندی محصول توت فرنگی، کمک میکند. کمبود کارگر باعث از دست رفتن میلیون ها دلار پول در زمین های مهم کشاورزی میگردد. Harvest CROO Robotics ادعا دارد که رباتش میتواند در روز 8 هکتار از زمین ها را برداشت محصول کند و این ربات معادل 30 نیروی کاری می باشد. در ویدیوی ای که در ادامه آورده شده، توضیحات در ارتباط با این ربات داده شده است.
https://www.youtube.com/embed/zH20r4ImdMY
تقریباً حدود 40 درصد هزینه های سالیانه کشاورزی شامل دستمزد و حقوق و قراردادهای نیروی کار میگردد؛ خصوصاً برای محصولاتی همچون میوه ها و سبزیجاتی که به نیروی کار بیشتری احتیاج دارند. در ماه ژوئن سال 2017 مزرعه ای در Florida پیاده سازی ربات Harvest CROO Robotics را برای برداشت محصول توت فرنگی، اعلام نمود. تا به امروز Harvest CROO Robotics مبلغی بالغ بر 2.8 میلیون دلار از طریق سرمایه گذاران و همچنین کشاورزان محصولات توت فرنگی ای که 20 درصد تولید محصولات توت فرنگی را در آمریکا دارند، کسب کرده است.
بینایی ماشین جهت تشخیص آفت و کاستی های خاک
جنگل خواری و تنزل کیفیت خاک، تهدیدات جدی برای تامین محصولات غذایی محسوب میگردد و همچنین تاثیر منفی بر روی اقتصاد دارد. بر اساس تخمین USDA هزینه فرسایش سالیانه خاک چیزی حدود 44 میلیارد دلار است.
شرکت استارت آپی آلمانی به نام PEAT با استفاده از کاربردهای یادگیری عمیقی که توسعه داده است، به نام Plantix، توانایی شناسایی نقص ها و کمبود مواد مغذی در خاک را دارد. تحلیل ها از طریق الگوریتم های نرم افزاری از طریق الگوهای شاخ و برگ گیاهان و خاک های دارای کمبود و همچنین آفت گیاهان و بیماری آنها، صورت میپذیرد.
نرم افزار کاربردی تشخیص تصویر با استفاده از تصاویری که با دوربین موبایل کاربر گرفته شده است، قابلیت تشخیص این کمبودها را دارد. بعد از مرحله تشخیص، کاربرها با انواع راه کارها، راهنمایی میگردند. در ویدیو زیر به جزئیات بیشتری از این مسئله پرداخته شده است.
https://www.youtube.com/embed/89tULyOLLWU
این کمپانی ادعا دارد که این نرم افزار قابلیت تشخیص از طریق الگوها را با دقت 95 درصدی انجام میدهد.
ردیابی ژنوم ها – یادگیری ماشن برای تشخیص کمبودهای خاک
ردیابی ژنوم ها سرویس تحلیل خاک است که مشابه برنامه Plantix عمل میکند. سرمایه گذار اصلی، Illumina، با استفاده از یادگیری ماشین راهی را برای کشاورزان فراهم آورده تا از نقاط قوت و ضعف خاک مزرعه خود، آگاهی پیدا کنند. و بیشتر تمرکز بر روی جلوگیری از محصولات معیوب و همچنین بهینه سازی پتانسیلِ تولیدِ محصولاتِ سالم میباشد.
بر اساس وب سایت کمپانی، بعد از اینکه کاربرها یک نمونه از خاک خودشون رو به ردیاب ژنوم ها دادند، خلاصه ای از محتویات خاک رو دریافت کردند. سرویس های این کمپانی شامل مجموعه ای از زیر نظر داشتن باکتری ها و قارچ های بیماری زا، و همچنین بررسی های میکروبی میباشد. همینطور که در ویدیو ای هم که در ادامه آمده توضیح داده میشود، تحلیل های DNA خاک هم در این سیستم ردیابی، حائز اهمیت میباشد.
http://players.brightcove.net/2097119709001/4kXWOFbfYx_default/index.html?videoId=5502727538001
تا سال 2017 میلادی این کمپانی قادر بوده است تا 8 میلیون دلار کسب کند.
کمپانی تکنولوژی های SkySquirrel – drone ها و بینایی کامپیوتر برای تحلیل محصولات
تاریخچه حضور drone ها در صنعت کشاورزی، بر میگردد به سال 1980 در ژاپن. تخمین زده میشه که بازار drone ها در صنعت کشاورزی تا سال 2027 به 480 میلیون دلار خواهد رسید.
کمپانی تکنولوژی های SkySquirrel یکی از کمپانی هایی است که تکنولوژی drone ها رو به تاکستان ها وارد کرده است. هدف این کمپانی کمک به کاربرها جهت ارتقاء محصولات و کاهش هزینه ها میباشد. کاربرها میتوانند مسیر drone ها را از قبل برنامه ریزی کنند و drone پس از قرار گرفتن در مسیر با استفاده از بینایی کامپیوتر، تصاویری را ثبت میکند که بعداً جهت آنالیز مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
بعد از اینکه drone مسیرهای برنامه ریزی شده را طی کرد، کاربران میتوانند فلش مموری را از روی drone برداشته تا تصاویر را در cloud بارگذاری نمایند. سپس SkySquirrel با استفاده از الگوریتم های بخصوصی که تصاویر ثبت شده را آنالیز میکند، گزارش دارای جزئیاتی از سلامت تاکستان، به خصوص شرایط برگ های درختان را فراهم می آورد. از آنجا که برگ درختان تاک نشانگر بیماری های موجود در تاک میباشند (همچون باکتری و قارچ) در نتیجه مطالعه سلامت این برگ ها روش مناسبی جهت فهم سلامت گیاهان و میوه های آنها، محسوب میگردد. در ادامه میتوان نحوه کار این drone ها را تماشا کرد.
https://www.youtube.com/embed/jeVf76cG6Ug
این کمپانی ادعا دارد که تکنولوژی اش قابلیت بررسی 50 هکتار را در 24 دقیقه دارد. و همچنین تحلیل های داده هایش دارای دقت 95 درصدی میباشد.
ماهواره ها برای پیش بینی هواشناسی و پایداری محصولات
کمپانی به نام aWhere که با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین و از طریق ماهواره ها، پیش بینی آب و هوایی، آنالیز پایداری محصولات، و همچنین بررسی مزارع جهت تشخیص آفت ها و بیماری ها را ممکن میسازد.
برای مثال، پیش بینی آب و هوا به صورت روزانه، بر اساس نیازهای هر کاربر از مقیاس محلی تا مقیاس جهانی قابل تنظیم است. بر اساس نوشته هایی که در وب سایت کمپانی آمده، انواع مشتری های کمپانی عبارتند از کشاورزان، محققان و همچنین مشاوران محصولات. همانطور که در ویدیو ای که در ادامه آورده شده است، کمپانی ادعا دارد که داده هایی با کیفیت بالا که نرخ بروزرسانی سریعی دارد را فراهم می آورد.
https://www.youtube.com/embed/IcY3mURehec
علاوه بر این، کمپانی برای کاربرانش دسترسی به بیش از یک میلیون داده کشاورزی به صورت روزانه فراهم می آورد. که این داده ها عبارتند از دما، میزان بارندگی، سرعت باد، اشعه خورشید و همچنین مقایسه تاریخچه ای از مقادیر در هر نقطه قابل زراعت بر روی زمین.
ماهواره ها جهت رصد سلامتی و پایداری محصولات
شرکت استارت آپی به نام FarmShots که تمرکزش بر روی تحلیل داده هایی است که از تصاویر ماهواره ها و drone ها گرفته شده است. صراحتاً تمرکز کمپانی بر روی شناسایی بیماری ها، آفت ها و تغذیه ضعیف گیاهان مزارع میباشد.
برای مثال کمپانی ادعا دارد که نرم افزارش قادر است تا به کاربر بگوید که دقیقاً چه زمانی نیاز است تا به گیاهان کود دهد و همچنین قادر است تا میزان کود دهی را تا 40 درصد کاهش دهد. این نرم افزار قابل استفاده در دستگاه های موبایل میباشد. در ویدیو ای که در ادامه آمده است نحوه گزارش گیری از داده ها با استفاده از نرم افزار FarmShots شرح داده شده است.
https://www.youtube.com/embed/1I8dcomNlms
تکنولوژی های بر پایه هوش مصنوعی روز به روز گسترده تر میگردند تا به ارتقاء بهره وری و برطرف کردن چالش ها در این صنعت، از جمله بازدهی محصول، سلامت خاک و مقاومت در برابر علف کشها، کمک نمایند. ربات های کشاورزی دارای بیشترین کاربرد در این بخش از هوش مصنوعی خواهند بود.
شواهدی مبنی بر اکتساب چنین تکنولوژی هایی وجود دارد، برای مثال در صنعت لبنیات از هزاران ربات جهت تهیه شیر استفاده مینمایند. در این بخش تخمین زده میشود که تا سال 2023 از 1.9 میلیارد دلار به 8 میلیارد دلار صعود کند.
تکنولوژی های رصد خاک و محصولات نیز تا مادامی که تغییرات اقلیمی اتفاق می افتد، یکی دیگر از کاربردهای مهم تلقی میگردد. تحقیقات نشان میدهد که تغییرات اقلیمی از سال 1980 تا 2008 باعث کاهش 3.8 درصدی ذرت و همچنین کاهش 5.5 درصدی گندم شده است.
حجم داده هایی که توسط تکنولوژی هایی همچون drone ها و ماهواره به صورت روزانه جمع آوری میگردد، باعث میگردد تا حرفه کشاورزی به قابلیت های جدیدی برای پیش بینی تغییرات و شناسایی موقعیت ها، مجهز گردند. پیش بینی میگردد که کاربردهای بیناییِ ماشینِ ماهواره ها (برای آب و هوا، سلامت محصولات، پیش بینی بازدهی محصولات و غیره) بین 5 تا 10 سال آینده در صنعت کشاورزی بیشتر و بیشتر گردد.
همچنین آموزش کشاورزان جهت استفاده از آخرین امکانات این تکنولوژی ها نیز امری واجب تلقی میگردد.
علاوه بر تمام این مسائل، آزمون و اعتبار سنجی کاربردهای هوش مصنوعی در این زمینه بسیار حیاتی میباشد. چرا که کشاورزی تحت تاثیر فاکتورهای محیطی ای میباشد که بر خلاف دیگر صنایع به راحتی قابل مدل سازی و پیش بینی نیست. انتظار میرود که صنعت کشاورزی به اکتساب تکنولوژی های هوش مصنوعی ادامه دهد و روندِ روز را دنبال کند.
