Carnegie Mellon nutzt Drohnen, Roboter und KI, um die Landwirtschaft ins neue Jahrhundert zu führen

Die Landwirtschaft hat im vergangenen Jahrhundert große Fortschritte gemacht. Wir produzieren mehr Lebensmittel als je zuvor – aber unser aktuelles Modell ist nicht nachhaltig und die Weltbevölkerung wächst rapide Wenn sich die Zahl der modernen Lebensmittelproduktionsmethoden der 8-Milliarden-Marke nähert, müssen sie radikal umgestaltet werden, wenn sie bestehen bleiben wollen hoch. Aber zum Glück gibt es eine Reihe neuer Technologien, die dies ermöglichen könnten. In diese Serie, werden wir einige der innovativen neuen Lösungen erkunden, an denen Landwirte, Wissenschaftler und Unternehmer arbeiten, um sicherzustellen, dass in unserer immer dichter werdenden Welt niemand hungern muss.

Seit der Abwanderung amerikanischer Bürger vom Land in die Stadt im Industriezeitalter werden städtische Gebiete tendenziell mit Spitzentechnologien in Verbindung gebracht.

Nun, streichen Sie diesen Zusammenhang – denn im Zeitalter der künstlichen Intelligenz gibt es ein neues Forschungsprojekt von Carnegie Mellon Das Robotik-Institut der Universität will beweisen, dass das Land technologisch genauso fortschrittlich sein kann wie das intelligente Stadt.

Genannt FarmView (nicht zu verwechseln mit FarmVille, das zeitraubende Spiel, das überrannt wurde Facebook Feeds für einen Großteil des letzten Jahrzehnts), setzt das Projekt maschinelles Lernen, Drohnen, autonome Roboter usw. ein praktisch alle anderen Bereiche der großbudgetierten Technologieforschung, um Landwirten dabei zu helfen, mehr Lebensmittel besser und intelligenter anzubauen.

„Wir forschen seit etwa 15 Jahren an Robotik für die Landwirtschaft“ George Kantor, sagte Carnegie Mellon, leitender Systemwissenschaftler, gegenüber Digital Trends. „Es hat verschiedene Formen angenommen und dies war ein Versuch, alles in einem zusammenhängenden Projekt zusammenzufassen.“

Aber FarmView ist weit mehr als nur eine organisatorische Umstrukturierung von oben nach unten, bei der das Finanzverwaltungsteam beispielsweise für die Debitorenbuchhaltung statt für die Kreditorenbuchhaltung verantwortlich gemacht wird. Tatsächlich zeigt es ein neues Gefühl der Dringlichkeit dieses Themas, dank einer Statistik, die seine Bedeutung für die beteiligten Forscher deutlich gemacht hat.

Diese Statistik? Aktuellen Prognosen zufolge wird die Weltbevölkerung bis zum Jahr 2050 auf 9,6 Milliarden ansteigen. Das bedeutet, dass es durchaus zu einer globalen Nahrungsmittelkrise kommen kann, wenn keine besseren Wege gefunden werden, unsere begrenzten landwirtschaftlichen Ressourcen – einschließlich Land, Wasser und Energie – zu nutzen.

„Das ist eine Statistik, die uns wirklich dazu zwingt, nach Lösungen zu suchen“, fuhr Kantor fort. „Technologie allein wird diese potenzielle Krise nicht lösen; es geht auch um soziale und politische Fragen. Wir glauben jedoch, dass wir dabei helfen können. Es kommt auch nicht nur darauf an, wie viel Essen es gibt. Die Art und Weise, wie wir derzeit Lebensmittel produzieren, ist sehr ressourcenintensiv und die verfügbaren Ressourcen werden aufgebraucht. Wir müssen die Menge und die Qualität der von uns produzierten Lebensmittel erhöhen, aber auf eine Weise, die nicht davon ausgeht, dass wir über unbegrenzte Ressourcen verfügen.“

Im Rahmen des Projekts hat das Team einen autonomen Bodenroboter entwickelt, der in der Lage ist, zu verschiedenen Zeitpunkten visuelle Untersuchungen von Getreidefeldern durchzuführen die Saison – dank einer Kamera, eines Laserscanners zur Messung der Pflanzengeometrie und einer Multispektralkamera, die nichtsichtbare Strahlung untersucht Bands. Mithilfe von Computer Vision und maschineller Lerntechnologie kann es den erwarteten Fruchtertrag später in der Saison vorhersagen.

Anstatt diese Informationen jedoch nur passiv an einen Landwirt weiterzugeben, kann er den Roboter dann aktiv auslösen Beschneiden von Blättern oder Ausdünnen von Früchten in einer Weise, die ein optimales ökologisches Gleichgewicht zwischen Blattfläche und Frucht aufrechterhält Belastung.

CMU-Forscher nutzen außerdem eine Kombination aus Drohnen und stationären Sensornetzwerken, um das Pflanzenwachstum im Makromaßstab zu messen.

Auch wenn es sich dabei auf jeden Fall um kluge Beispiele für Technologie handelt, wird die wirklich nachhaltige Wirkung daraus resultieren, wie Technologien wie Blattschneideroboter und Drohnen zur Verbesserung von Nutzpflanzen eingesetzt werden können.

In dieser Eigenschaft verwies Kantor auf die Kulturhirse, ein grobes, trockenes Graskorn, das vor Tausenden von Jahren in Ägypten entstand. Sorghum ist ein weitverbreiteter Verzehr und gilt als die fünftwichtigste Getreidepflanze der Welt. Da es so viele verschiedene Sorten gibt (satte 42.000!), verfügt es auch über ein enormes genetisches Potenzial für die Schaffung neuer proteinreicher Sorten, die es noch wichtiger machen könnten.

Denn wer gibt sich schon damit zufrieden, einfach der zu sein fünfte-wichtigste Getreidepflanze?

Hier kommt die KI ins Spiel. Wenn es möglich ist, maschinelle Lerntechnologie zu nutzen, um Sorghum-Parameter so zu messen, dass Züchter und Genetiker dies können Wählen Sie die Merkmale aus, die für einen besseren Ertrag am nötigsten sind und gleichzeitig am resistentesten gegen Krankheiten und Dürre sind, könnte das einen gewaltigen positiven Effekt haben Auswirkungen. Allein die Verbesserung der Ausbeute um beispielsweise 50 Prozent würde eine reale Auswirkung darstellen, die nur sehr wenigen Informatikern jemals zugeschrieben werden kann.

Bedeutet das alles, dass der Bauernhof der Zukunft genauso sein wird wie die Fabrik der Zukunft? weitgehend frei von Menschen – eine Reihe glänzender Roboter im Terminator-Stil erledigen alles arbeiten? Nicht ganz.

„Wir machen das nicht, um Menschen zu ersetzen. Was wir tun, ist die Einführung neuer Technologien, die Landwirte bei ihrer Arbeit effizienter machen können und es ihnen ermöglichen, dafür weniger Ressourcen zu verbrauchen“, sagte Kantor. „Das Szenario, das wir uns vorstellen, beinhaltet nicht den Einsatz weniger Leute; Dabei geht es darum, Robotik und andere Technologien einzusetzen, um Aufgaben auszuführen, die Menschen derzeit nicht erledigen.“

Derzeit befinden sich viele der Technologien noch in der „Proof of Concept“-Phase, aber Kantor wies darauf hin, dass sie einige interessante Gespräche mit landwirtschaftlichen Early Adopters geführt haben. Jetzt ist das Projekt – zu dem auch Leute aus Texas A&M, Penn State, Colorado State, Washington State usw. gehören Die University of Maryland, die University of Georgia und die Clemson University in South Carolina bereiten sich auf den Durchbruch vor Zeit.

„Viele Leute denken nicht, dass dies der erste Ort ist, an dem diese Art von Forschung und Entwicklung durchgeführt wird, aber es ist ein Bereich, der – und es tut mir leid, dieses Wortspiel zu verwenden, aber es ist wirklich unvermeidlich – wirklich reif für Fortschritte ist“, Kantor abgeschlossen. „Unser Ziel ist es jetzt, diese Tools zur Lösung von Problemen in großem Maßstab einzusetzen.“

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