自動化された農業: ロボット、ドローン、AI は私たちを飢餓から救うことができるか?

農業は過去 1 世紀に大きな進歩を遂げました。 私たちはかつてないほど多くの食料を生産していますが、現在のモデルは持続不可能であり、世界人口の急速な増加に伴い、 人口が80億人に近づき、現代の食料生産方法を維持するには抜本的な変革が必要となる 上。 しかし幸いなことに、それを可能にする可能性のあるさまざまな新しいテクノロジーがあります。 で このシリーズでは、ますます混雑する世界で誰も飢えないようにするために、農家、科学者、起業家が取り組んでいる革新的な新しいソリューションのいくつかを探っていきます。

トーマス・マルサスの独創的な作品（しばしば批判されているものの）では、1798 年に次のように述べています。 人口の原理に関するエッセイ、経済学者は人類の歴史を長い視点で捉え、食糧が豊富にあるとき、人類の人口は資源を圧迫するまで増加し、その時点で欠乏が始まることを観察しました。 「飢餓は、最後の、そして最も恐ろしい自然資源のようです」と彼は言いました。 「人口の力は人間を養う地球の力よりもはるかに優れているため、何らかの形で早すぎる死が人類に訪れるに違いない。」

マルサスの予言は詩的でしたが、実現しませんでした。 その代わりに、工業と農業における革命が起こり、それに伴って食料の生産と貿易が大幅に増加しました。 楽観主義者が勝利し、マルサスは変人経済学者の守護聖人となり、歴史の路上でぼろぼろの説教者となった。

現代の経済学者やテクノロジーのユートピア主義者はマルサスを軽蔑しているが、当時の証拠を考慮すると彼の主張は合理的であった。 おそらく、過去数世紀の驚異的な人口増加を可能にした新しいテクノロジーは、マルサス的大惨事の可能性を終わらせたわけではなく、単にそれを遅らせただけでしょうか？ 人類は、マルサスの想像をはるかに超えて成長することができました。大まかな推定では、世界の人口は 1800 年には 8 億 9,000 ～ 9 億 8,000 万人だったのに対し、今日では世界人口は 74 億人を超えていますが、この傾向はいつまで続くのでしょうか 続く？

国連が期待しているのは、 世界人口は2030年までに85億人、2050年までに97億人に達すると予想されています。 世界人口の多くは中国とインドに集中しています。 これらの国々には現在10億人以上の人口がおり、インドの人口は2022年までに中国の人口を超えると予測されています。

新しい農業技術と技術は、マルサスが予測した急激な飢餓を回避しました。 かつて人間は手作業で無計画に種をまく必要がありましたが、シードドリルを使用することで農民は長く均一な列に種をまくことができるようになりました。 蒸気動力のトラクターがあれば、農民は鈍い牛を必要とせずに広範囲の土地を耕すことができました。 脱穀機は、手作業による脱穀に費やされる多くの時間を短縮します。

世界人口がかつてないほど驚異的に増加し、経済成長により消費量が増加する中、世界は自国を維持するために新たな農業革命を必要とするかもしれません。

問題に対する 1 つの答えは自動化にあるかもしれません。 過去 200 年にわたって農業の自動化が進んでいますが、そのプロセスは加速するばかりです。 新しい技術と特に農作物により、農家は作物や家畜生産の効率を向上させることができるほか、病気や干ばつなどの脅威を迅速に中和することができます。

ドローンは未来の農場労働者になるかもしれない

ワシントン州立大学の教授で、特定の場所の作物管理の専門家であるラヴ・コート博士は、「その言葉には多少の偏見がある」と語る。 「ドローン」という用語。 ドローンの商業利用を支持する人の多くは、「無人航空機システム」のような言葉を好みますが、これは言葉での表現が欠けた長い表現です。 パンチ。 その理由を理解するのは難しくありません。多くの人にとって、「ドローン」という言葉は、爆弾を投下したり、上空から標的を偵察したりする軍事機器、飛行機械を連想させます。

コート氏のような研究者は、ドローンを農業で使用するさまざまな方法を実験しており、これらの剣を鋤の刃に打ち付けている。 生産者にとって、ドローンの最もエキサイティングな用途の 1 つは作物の画像化です。 農家はマルチスペクトルセンサーを搭載したドローンを使用して土地を調査し、特定の土壌区画の肥沃度や作物に必要な水の量などを明らかにする画像を撮影します。

これまで、農家は自分たちの土地のこのような詳細な地図を取得するには衛星画像に頼る必要があり、かなり時間のかかるプロセスでした。 衛星画像撮影には 14 日間隔が必要であることが多く、雲量やその他の要因によって問題が発生する可能性があるとコート氏はデジタル トレンドに語った。 ドローンを使えば、「仮にだが、望むときにそれを手に入れることができる」。

この迅速な対応は便利なだけではありません。 植物が病気や害虫に侵されている場合、それは収穫物を保存するか、枯れるのを見守るかの違いになる可能性があります。 ガーディアン紙に語ったところ, 国際水管理研究所の研究者であるサルマン・シディキ氏は、植物の病気やその他のストレス要因を検出するためにドローン画像をどのように使用できるかを説明しています。 「光合成活性が低下し、それがクロロフィルに影響を及ぼします」と彼は言いました - そしてマルチスペクトルイメージング 問題が人間に危険を及ぼす兆候が現れるほど深刻になる前に、これらの変化を早期に検出できます。 見る。

これは、葉に緑色の色合いを与える分子であるクロロフィルが可視光を取り込み、大量の赤外線を反射するためです。 植物が健康でない場合、植物に当たる可視光線がより多く反射され、赤外線の反射が少なくなります。 赤外線画像は、農家が植物が異常な量の光を反射しているかどうかを示し、問題の兆候を示すことができます。

農業と自動化の出会い

コートの現在の主なプロジェクトの 1 つは灌漑に焦点を当てており、さまざまな実験を行っています。 灌漑技術と水の量、そしてドローン画像を使用してその後の健康状態を追跡する 植物。 地下灌漑を例に考えてみましょう。 これは、水を滴らせるチューブを土の表面の下に置き、作物の根に直接水を届ける方法です。 コート氏と彼のチームはチューブの位置を調整し、ブドウの木の表面から 15 ～ 30 センチメートル下でテストします。

彼らは研究の一環として使用する水の量を調整し、ドローン画像を使用して作物の地図を作成します。 「60パーセントまたは30パーセントまで到達でき、それでも植物が成長し、同じくらい良いものを生産できるかどうかを確認するためのテストです」 収率。"

コート氏は地表より上の灌漑にも取り組んでおり、低地（地表から 1 フィート以下の高さ）でスプリンクラーをテストしています。 表面) とスプリンクラーを天蓋に近づけると、水が通過する際に発生する蒸発が減少するはずです。 空気。

気候変動が進行するにつれて、コート氏の研究は新たな重要性を帯びる可能性がある。 「2015年のワシントンでは、ここ数年で最高気温を記録した」とコート氏は述べたが、これは気候変動の結果である可能性がある。 より暑い年に備えて、コート氏と研究仲間はさまざまな種類のピント豆をテストし、異なる量の水にそれらがどのように反応するかを調べている。 これは、将来気温が上昇した場合に、どの豆が農家にとってより良い投資となるかを知るのに役立つはずです。

ドローンのすべての用途に画像処理が含まれるわけではありません。 コート氏が説明するプロジェクトの 1 つは、とてもシンプルです。 UASの大型モデル、ヤマハRMAX（世界で人気の無人ヘリコプター）を試したい 散布のための日本 — コート氏と彼のチームは、ワシントンを悩ませている問題に対する賢明な解決策を思いついた 農民。

サクランボはワシントン州の主要作物の 1 つですが、雨という憂慮すべき共通の害虫に直面しています。 「サクランボの実は熟すと糖分が多くなり、皮が非常に薄くなります」とコートさんは説明する。 さくらんぼ園に雨水が落ちると、その雨水が樹冠にたまり、皮の薄いさくらんぼが雨水を吸収します。 さくらんぼが水分を飲み込むと、膨らみ、裂け始めます。

サクランボ生産者は、サクランボを素早く収穫したり、枝を振って水を一部飛ばしたりすることで、降雨による被害を最小限に抑えることができます。 コート氏は樹冠から水を分散させるために果樹園上空、35～50フィートの低空でRMAXを飛行させた。 これは、桜の木を手や扇風機で揺らすよりも効率的で、ヘリコプターのパイロットを雇って行ってもらうよりもはるかに安価ですが、確実な方法ではありません。 「ここワシントン州の果樹園は、すべてが平坦なわけではありません。 傾斜地があるので、毎年、それに伴う事故が起きています」とコート氏は語った。

飛行ロボット以上のもの

ドローンは今後農家にとって有望なツールになると思われますが、農業界を席巻する自動化の唯一の例ではありません。 ロボットの蔓は農業のあらゆる側面に広がり、農家の一日の中で最も親密な部分である牛の乳搾りにさえ冷たい印象を与えています。

搾乳プロセスを処理する機械は農家にとって勝利のように思えます。 今日、手で搾乳することはまれです。結局のところ、牛の乳首を絞り、子牛の嫉妬深い視線に耐えながら、1 日に何時間も費やしたいと思う人がいるでしょうか。 農家は何年も前から機械を使って搾乳してきたからです。 ただし、これらのマシンには人間の入力が必要でした。 農家は依然としてカップを牛の乳首に固定し、機械が牛乳を搾り出すまで待機しなければなりませんでした。

より現代的な技術を使えば、搾乳プロセスは人間の介入さえほとんど必要なく行うことができます。 高度な搾乳システムにより、牛は気が向いたときに搾乳ロボットに近づくことができます。 飼い主の訓練に従って牛が皿の上に乗り、搾乳プロセスが始まります。 機械はタグによって牛を認識し、特定の牛が一定期間内に搾乳されていないかどうかを認識します。 一定の時間が経過すると、機械が作動し、乳房を消毒し、乳首に吸盤を取り付けます。

このプロセス全体は農家にとって便利であり、牛にとっても快適であると言われています。 BBCのインタビューで、農家のロバート・ヴェイヒ氏は、このプロセスにより動物がより幸せになり、生産性が向上すると主張し、「牛は快適さに反応します。 飼料コストを大幅に増加させることなく、1日平均28リットルから36リットルに増えました。」

自動化が定着しているのは酪農場だけではありません。 最近では、長年機械化に著しく抵抗してきた果樹園にも被害が出始めている。 最近まで、果物狩りは自動化の進歩になんとか耐えてきましたが、その主な理由は、果物はデリケートであり、機械は作物やそれを生産する木にダメージを与える可能性があるためです。 2011 年発行の移住ニュース リンゴの収穫のほとんどは今でも手作業で行われており、労働者の時間の大部分は無駄に費やされていると主張する リンゴを収穫するのではなく、リンゴに到達するために使用されるはしごを動かし、農産物の入った袋を運び、 前方へ。 Abundant Robotics CEO ダン・スティアー役 デジタルトレンドに説明、「主な問題は、フルーツがコンピューターにとって見えにくく、デリケートであることです。 これまで、農産物を確実に識別することも、農産物に損傷を与えることなく収穫を自動化することもできませんでした。」

困難にもかかわらず、エンジニアは自動化によってピッキングをより効率的にする方法を模索しています。 ステアの会社はリンゴを収穫する機械の開発に取り組んでいます。 別の会社、Energid、 オレンジを収穫する機械を作りました. Abundant Robotics のリンゴ収穫機は真空管を使ってリンゴを木から吸い取りますが、Energid のオレンジ収穫ロボットは木から果物を振り落として捕まえます。

おそらく、最も象徴的な農業用車両であるトラクターは、独自の変革を遂げようとしています。 自律走行トラクターなど Case IH の自動運転コンセプト車両、多くの農場で人間が操作するトラクターに取って代わる可能性があります。 この洗練された機械には運転席さえありません。 オペレーターがプログラムしたあらかじめ決められたルートに沿って走行でき、オペレーターはトラクターの動きを追跡し、必要に応じてタブレットアプリでルートを変更することができます。 トラクターは進路上の障害物を感知し、衝突を避けるために停止することもできます。 などの自動運転トラクターメーカー ニューオランダ 最終的には車両が天候の変化に対応できるようになるだろうとも主張している。

自律型農機具は単に便利なだけではなく、ロボットが作業をしている間、農家がくつろいだり、コーヒーを飲んだりできるようになります。 また、単に人件費を削減するためのツールでもありません。 これらの車両は、伝統的に過酷な産業から人体の制限を取り除く可能性があります。 機械には怪我や損傷の危険はなく、修復可能な損傷のみが発生します。 さらに興味深いのは、農業が暗闇や睡眠の必要性によって中断されることなく、24時間続くプロセスになる可能性があるということです。

カーハートのジャケットを着て、硬くなった手でジョン・ディアのハンドルを握る、白髪交じりの男性という農夫の伝統的なイメージは、間もなく歴史の中に消え去るかもしれない。 彼の代わりに、ボタンを締めた男性が快適なオフィスで iPad を使って一連のマシンを管理しています。

それで十分でしょうか？

これらの新しいテクノロジーはすべて目もくらむものですが、増大する消費を維持するのに十分なのだろうかという疑問が残ります。 国連食糧農業機関 と推定します、増加し、都市化が進む世界人口を養うためには、年間穀物生産量を30億トンに増やす必要がある。 食肉生産量は 4 億 7,000 万トンまで増加する必要があります。 それはたくさんの食べ物です。

問題を複雑にしているのは、テクノロジーだけが世界が食べる食料の量を決めるわけではないという事実です。 グローバリゼーションの結果、貿易は国境や海を越えて食料を運びます。 オレゴン州の小麦はアジアの工場に行き、日本産の牛肉はニューヨークの皿に並ぶかもしれない。 たとえ各国が自動化の利用を通じて食料生産を増やすことができたとしても、国際貿易協定の状況によってそれがどこに向かうかが決まります。 国家主義的な競争が優勢に見え、貿易協定の立場がより不安定になっている世界では、世界の食品貿易ネットワークが劇的に変化する可能性がある。

こうした理由から、農業の自動化だけで私たちを救うのに十分であると結論付けるのは単純です。 私たちが直面している問題は複雑かつ多面的であり、個々の技術革新だけで私たちの運命を変えることはできません。 しかし、この闘いに特効薬はないという事実にもかかわらず、自動化は私たちの技術の矢の一本の矢にすぎないという事実を慰めとすべきです。 画期的なアイデアや創造的な解決策が 1 つだけでは十分ではありませんが、100 個あればうまくいくかもしれません。私たちが種として豊富に持っているものがあるとすれば、それは創造的なアイデアです。

結局のところ、過去が最大の救いなのかもしれません。 テクノロジーが世界に食料を供給するのに役立つことは歴史が示しているので、将来もテクノロジーが継続できると信じる十分な理由があります。

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