Carnegie Mellon používá drony, roboty a umělou inteligenci k přetažení zemědělství do nového století

Zemědělství urazilo v minulém století dlouhou cestu. Vyrábíme více potravin než kdykoli předtím – ale náš současný model je neudržitelný a světová populace rychle blíží hranici 8 miliard, budou moderní metody výroby potravin potřebovat radikální transformaci, pokud se mají udržet nahoru. Ale naštěstí existuje řada nových technologií, které by to mohly umožnit. v tato série, prozkoumáme některá nová inovativní řešení, na kterých farmáři, vědci a podnikatelé pracují, abychom zajistili, že v našem stále přeplněnějším světě nikdo nebude hladovět.

Od doby migrace amerických občanů v průmyslovém věku ze země do města mají městské oblasti tendenci být spojovány se špičkovými technologiemi.

No, poškrábejte tu korelaci – protože ve věku umělé inteligence nový výzkumný projekt Carnegie Mellona Univerzitní institut robotiky se snaží dokázat, že země může být stejně technologicky vyspělá chytré město.

Nazývá se FarmView (neplést s FarmVille, hra plýtvající časem, která se přehnala Facebook po většinu posledního desetiletí), projekt využívá strojové učení, drony, autonomní roboty a prakticky ve všech ostatních oblastech velkorozpočtového technologického výzkumu, který pomáhá zemědělcům vypěstovat více potravin, lépe a chytřeji.

„Provádíme výzkum robotiky pro zemědělství už asi 15 let,“ Jiří Kantor, Carnegie Mellon senior systémový vědec, řekl Digital Trends. "Mělo to několik různých forem a toto byl pokus spojit to všechno dohromady do jednoho soudržného projektu."

FarmView je ale mnohem víc než jen organizační přestavba shora dolů, jako je to, že tým finanční správy bude odpovědný za pohledávky místo za závazky. Ve skutečnosti demonstruje nový pocit naléhavosti kolem tohoto tématu, a to díky statistice, která potvrdila jeho důležitost pro zúčastněné výzkumníky.

Ta statistika? Podle současných předpovědí dosáhne světová populace do roku 2050 9,6 miliardy. To znamená, že pokud se nenajdou lepší způsoby, jak využít naše omezené zemědělské zdroje – včetně půdy, vody a energie – může dojít ke globální potravinové krizi.

"To je statistika, která nás skutečně nutí hledat řešení," pokračoval Kantor. „Technologie sama o sobě tuto potenciální krizi nevyřeší; zahrnuje také sociální a politické otázky. Nicméně je to něco, o čem si myslíme, že můžeme pomoci. Nejde jen o to, kolik je tam jídla. Způsob, jakým nyní vyrábíme potraviny, je velmi náročný na zdroje a zdroje, které jsou k dispozici, se vyčerpávají. Musíme zvýšit množství potravin, které vyrábíme, i kvalitu, ale dělat to způsobem, který nepředpokládá, že máme neomezené zdroje.“

V rámci projektu tým vyvinul autonomního pozemního robota schopného provádět vizuální průzkumy polí plodin v různých časech sezóna – s laskavým svolením kamery, laserového skeneru pro měření geometrie rostlin a multispektrální kamery, která sleduje neviditelné záření kapely. Pomocí počítačového vidění a technologie strojového učení dokáže předpovědět očekávaný výnos ovoce později v sezóně.

Spíše než jen pasivně předávat tyto informace farmáři, ale může pak robotiku aktivně spustit prořezávání listů nebo prořezávání plodů způsobem, který udržuje optimální ekologickou rovnováhu mezi listovou plochou a plodem zatížení.

Výzkumníci CMU také používají kombinaci dronů a stacionárních senzorových sítí k makroměřítku měření růstu rostlin.

I když se rozhodně jedná o chytré příklady technologie, skutečně dlouhodobý dopad bude pocházet z toho, jak mohou být technologie, jako jsou roboti na řezání listů a drony, použity ke zlepšení plodin.

V této funkci Kantor ukázal na plodinu čirok, hrubé zrno suché trávy, které vzniklo před tisíci lety v Egyptě. Zrno čiroku je široce konzumováno a je považováno za pátou nejdůležitější obilninu pěstovanou na světě. Vzhledem k tomu, že obsahuje tolik různých odrůd (neskutečných 42 000!), má také obrovský genetický potenciál pro vytváření nových odrůd s vysokým obsahem bílkovin, díky nimž by mohla být ještě důležitější.

Koneckonců, kdo se spokojí s tím, že prostě je pátý-nejdůležitější obilnina?

To je místo, kde přichází AI. Pokud je možné použít technologii strojového učení k měření parametrů čiroku takovým způsobem, aby chovatelé a genetici mohli vybrat vlastnosti, které jsou nejvíce potřebné pro lepší výnos, a také nejodolnější vůči chorobám a suchu, mohlo by to mít masivní pozitivní dopad. Pouhé zvýšení výnosu řekněme o 50 procent by představovalo skutečný dopad, který lze připsat jen velmi málo počítačových vědců.

Znamená to tedy, že farma budoucnosti, stejně jako továrna budoucnosti, bude z velké části bez lidí – s řadou za řadou nablýskaných robotů ve stylu Terminátorů, kteří provádějí vše práce? Ne tak docela.

„Neděláme to proto, abychom nahradili lidi. To, co děláme, je zavádění nových technologií, díky kterým budou farmáři efektivnější v tom, co dělají, a umožní jim k tomu využívat méně zdrojů,“ řekl Kantor. „Scénář, který si představujeme, nezahrnuje použití méně lidí; zahrnuje použití robotiky a dalších technologií k provádění úkolů, které lidé v současnosti nedělají.“

V současné době je mnoho technologií stále ve fázi „proof of concept“, ale Kantor poznamenal, že vedli několik zajímavých diskusí s prvními zemědělci. Nyní projekt – který zahrnuje také lidi z Texas A&M, Penn State, Colorado State, Washington State, University of Maryland, University of Georgia a Clemson University v Jižní Karolíně se chystají zasáhnout ve velkém čas.

„Mnoho lidí to nepovažuje za první místo, kde se provádí tento druh výzkumu a vývoje, ale je to oblast, která – a omlouvám se, že používám tuto slovní hříčku, ale je opravdu nevyhnutelná – je skutečně zralá na pokrok,“ Kantor uzavřel. "Naším cílem je nyní začít používat tyto nástroje k řešení problémů ve velkém měřítku."

Doporučení redakce

• Optické iluze by nám mohly pomoci vybudovat další generaci AI
• Tato technologie byla před 20 lety sci-fi. Nyní je to realita
• Nový robot MIT může hrát oblíbenou hru na skládání bloků, Jenga