자동화된 농업: 로봇, 드론, AI가 우리를 기아에서 구할 수 있을까요?

농업은 지난 세기에 많은 발전을 이루었습니다. 우리는 그 어느 때보다 더 많은 식량을 생산합니다. 하지만 현재의 모델은 지속 가능하지 않으며 세계 인구가 급격히 증가함에 따라 80억 명에 접근하는 현대 식품 생산 방식을 유지하려면 급진적인 변화가 필요합니다. 위로. 하지만 다행히도 이를 가능하게 할 수 있는 다양한 신기술이 있습니다. ~ 안에 이 시리즈, 점점 더 복잡해지는 세상에서 누구도 배고프지 않도록 농부, 과학자, 기업가들이 노력하고 있는 혁신적인 새로운 솔루션 중 일부를 살펴보겠습니다.

토마스 맬서스(Thomas Malthus)의 독창적인 작품(종종 비판을 받기는 하지만)에서 1798년 작품은 다음과 같습니다. 인구 원리에 관한 에세이, 경제학자는 인류 역사에 대한 장기적인 관점을 갖고, 식량이 풍부할 때 인구가 증가하여 자원이 고갈될 때까지 성장하고, 그 시점에서 희소성이 시작된다는 점을 관찰했습니다. “기근은 마지막이자 가장 무서운 자연의 자원인 것 같습니다.”라고 그는 말했습니다. “인구의 힘은 인간을 위한 생계를 생산하는 지구상의 힘보다 너무 우월하기 때문에 조기 사망은 어떤 형태로든 인류를 찾아올 수밖에 없습니다.”

맬서스의 예측은 시적이었으나 실현되지 않았습니다. 대신, 산업과 농업에 혁명이 일어났고, 그와 함께 식품 생산과 무역도 크게 증가했습니다. 낙천주의자들이 승리한 반면, 맬서스는 괴짜 경제학자들의 수호성인이자 역사의 거리에서 누더기 설교자가 되었습니다.

현대 경제학자들과 기술 유토피아주의자들은 맬서스를 경멸하는 시각으로 보지만, 당시의 증거로 볼 때 그의 주장은 합리적이었습니다. 아마도 지난 몇 세기 동안 엄청난 인구 증가를 가능하게 한 신기술은 맬서스적 재앙의 가능성을 종식시킨 것이 아니라 단지 지연시켰을 뿐일까요? 인류는 맬서스가 상상했던 것보다 훨씬 더 멀리 성장할 수 있었습니다. 대략적인 추정에 따르면 세계 인구는 1800년에는 8억 9천만~9억 8천만 명이었는데, 오늘날 세계 인구는 74억 명을 넘습니다. 하지만 이러한 추세가 언제까지 지속될 수 있을까요? 계속하다?

유엔은 기대한다 세계 인구는 2030년까지 85억 명, 2050년에는 97억 명에 이를 것으로 예상된다. 세계 인구의 대부분은 중국과 인도에 집중되어 있습니다. 이들 국가에는 현재 10억 명이 넘는 인구가 살고 있으며, 2022년에는 인도의 인구가 중국의 인구를 넘어설 것으로 예상됩니다.

새로운 농업 기술과 기술은 맬서스가 예측한 극심한 기근을 막아냈습니다. 한때 인간은 손으로 아무렇게나 씨앗을 심어야 했지만, 파종기 덕분에 농부들은 씨앗을 길고 균일한 줄로 뿌릴 수 있었습니다. 증기 동력 트랙터를 사용하면 농부들은 부진한 황소 없이도 넓은 땅을 경작할 수 있습니다. 탈곡기는 손으로 탈곡하는 데 소요되는 많은 시간을 줄여줍니다.

세계 인구가 더욱 놀라운 수준으로 증가하고 경제 성장으로 인해 소비가 늘어나면서 세계는 스스로를 유지하기 위해 또 다른 농업 혁명이 필요할 수 있습니다.

문제에 대한 한 가지 대답은 자동화에 있을 수 있습니다. 농업은 지난 200년 동안 점점 더 자동화되었지만 그 과정은 점점 더 가속화되고 있습니다. 특히 새로운 기술과 가축을 통해 농부들은 농작물과 가축 생산의 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 질병이나 가뭄과 같은 위협을 신속하게 무력화할 수 있습니다.

드론이 미래의 농장 일꾼이 될 수도 있다

워싱턴 주립 대학의 교수이자 현장별 작물 관리 전문가인 Lav Khot 박사는 “그 단어에는 약간의 오명이 있습니다.”라고 말합니다. 드론'이라는 용어. 드론의 상업적 사용을 지지하는 많은 사람들은 "무인 항공 시스템"과 같은 용어를 선호합니다. 펀치. 그 이유를 아는 것은 어렵지 않습니다. 많은 사람들에게 "드론"이라는 단어는 군용 하드웨어, 폭탄을 투하하거나 위에서 목표물을 정찰하는 비행 기계를 연상시킵니다.

Khot과 같은 연구자들은 드론을 농업에 사용할 수 있는 다양한 방법을 실험하고 있으며, 이 칼을 쳐서 보습을 만들고 있습니다. 재배자들에게 드론의 가장 흥미로운 용도 중 하나는 작물 이미징입니다. 농부들은 다중 스펙트럼 센서가 장착된 드론을 사용하여 토지를 조사하고 특정 토양 조각의 비옥도, 작물에 필요한 물의 양 등을 보여주는 이미지를 찍습니다.

과거에는 농부들이 자신의 토지에 대한 상세한 지도를 얻기 위해 위성 영상에 의존해야 했는데, 이는 다소 시간이 많이 걸리는 과정이었습니다. 위성 이미지 촬영은 종종 14일 간격을 포함하며, 구름 덮음이나 기타 요인으로 인해 문제가 발생할 수 있다고 Khot은 Digital Trends에 말했습니다. 드론을 사용하면 "가상적으로 원할 때 얻을 수 있습니다."

이러한 빠른 처리는 단지 편리하기만 한 것이 아닙니다. 식물이 질병이나 해충의 영향을 받는 경우, 수확물을 저장하는 것과 죽는 것을 지켜보는 것의 차이가 될 수 있습니다. 가디언과의 대화, International Water Management Institute의 연구원인 Salman Siddiqui는 드론 이미지를 사용하여 식물의 질병 및 기타 스트레스 요인을 감지하는 방법을 설명합니다. "광합성 활동이 감소하고 이는 엽록소에 영향을 미칩니다"라고 그는 말했습니다. 그리고 다중 스펙트럼 이미징 문제가 너무 심각해져서 인간이 할 수 없는 징후가 나타나기 전에 이러한 변화를 조기에 감지할 수 있습니다. 보다.

이는 나뭇잎에 녹색 색조를 주는 분자인 엽록소가 가시광선을 끌어들이고 많은 양의 적외선을 반사하기 때문입니다. 식물이 건강하지 않으면 식물에 닿는 가시광선을 더 많이 반사하고 적외선을 더 적게 반사합니다. 적외선 이미징은 식물이 비정상적인 양의 빛을 반사하는지 여부를 농부에게 보여 주어 문제를 일으킬 수 있습니다.

농업, 자동화를 만나다

현재 Khot의 주요 프로젝트 중 하나는 관개에 중점을 두고 있으며 다양한 실험을 하고 있습니다. 관개 기술과 물의 양, 그리고 드론 이미지를 사용하여 이후의 건강 상태를 추적합니다. 식물. 예를 들어 지하 관개를 생각해보십시오. 이는 물을 적하하는 관을 토양 표면 아래에 설치하여 작물의 뿌리까지 물을 직접 전달하는 과정입니다. Khot과 그의 팀은 튜브의 위치를 ​​조정하여 포도나무 표면 아래 15~30cm에서 테스트했습니다.

그들은 연구의 일환으로 사용되는 물의 양을 조정하고 드론 이미징을 사용하여 작물 지도를 작성합니다. 테스트를 통해 "60% 또는 30%까지 갈 수 있는지 알아보고 식물이 여전히 좋은 품질로 자라고 생산할 수 있는지 확인합니다." 생산하다."

Khot은 또한 표면 위의 관개 작업을 수행하여 낮은 고도(지상에서 1피트 이하)를 기반으로 스프링클러를 테스트합니다. 표면) 스프링클러를 캐노피에 더 가깝게 이동하면 물이 이동할 때 발생하는 증발이 줄어듭니다. 공기.

Khot의 연구는 기후 변화가 진행됨에 따라 새로운 중요성을 가질 수 있습니다. “2015년 워싱턴에서는 몇 년 만에 최고 기온을 기록했습니다.”라고 Khot은 말했습니다. 이는 기후 변화의 결과일 수 있습니다. 더 더운 해를 준비하기 위해 Khot과 그의 동료 연구자들은 다양한 종류의 핀토 콩이 다양한 양의 물에 어떻게 반응하는지 테스트하고 있습니다. 이는 미래에 기온이 상승할 경우 어떤 콩이 농부들에게 더 나은 투자가 될 것인지를 찾는 데 도움이 될 것입니다.

드론의 모든 용도에 이미징이 포함되는 것은 아닙니다. Khot이 설명하는 한 프로젝트는 매우 간단합니다. 더 큰 UAS 모델인 Yamaha RMAX(2012년에 인기를 끌었던 무인 헬리콥터)를 실험하고 싶습니다. 일본의 스프레이 — Khot과 그의 팀은 워싱턴을 괴롭힌 문제에 대한 영리한 해결책을 생각해 냈습니다. 농부.

체리는 워싱턴 최고의 작물 중 하나이며, 매우 흔한 해충인 비에 직면해 있습니다. "체리 열매가 익으면 당도가 높아지고 껍질이 매우 얇아집니다"라고 Khot은 설명합니다. 빗물이 체리 과수원에 떨어지면 캐노피에 앉을 수 있고 껍질이 얇은 체리가 빗물을 흡수합니다. 체리가 수분을 흡수하면서 부풀어 오르고 갈라지기 시작합니다.

체리 재배자는 체리를 빨리 수확하거나 가지를 흔들어 물의 일부를 버림으로써 강우로 인한 피해를 최소화하려고 노력할 수 있습니다. Khot은 캐노피에서 물을 분산시키기 위해 과수원 위로 낮은 고도(35~50피트)에서 RMAX를 비행했습니다. 손이나 부채를 사용하여 수동으로 벚나무를 흔드는 것보다 더 효율적인 방법이며 헬리콥터 조종사를 고용하여 직접 수행하는 것보다 훨씬 저렴하지만 완벽한 방법은 아닙니다. “여기 워싱턴 주의 과수원이 모두 평평한 것은 아닙니다. 경사가 있어서 매년 사고가 발생하고 있어요.”라고 Khot이 말했습니다.

단순한 비행 로봇 그 이상

드론은 앞으로 농부들에게 유망한 도구로 여겨지지만 농업 세계를 휩쓸고 있는 자동화의 유일한 예는 아닙니다. 로봇 덩굴손은 농업의 모든 측면으로 확산되어 농부의 하루 중 가장 친밀한 부분인 젖소의 젖짜기에도 차가운 느낌을 더하고 있습니다.

착유 과정을 처리하는 기계는 농부들에게 승리처럼 보입니다. 오늘날 손으로 젖을 짜는 일이 흔치 않습니다. 하루에 몇 시간씩 소 젖꼭지를 짜고 송아지들의 질투심에 시달리고 싶은 사람이 누가 있겠습니까? — 농부들은 수년 동안 기계를 사용하여 우유를 펌핑해 왔습니다. 그러나 이러한 기계에는 사람의 입력이 필요했습니다. 농부들은 여전히 ​​젖소의 젖꼭지에 컵을 고정하고 기계가 우유를 펌핑하는 동안 기다려야 했습니다.

보다 현대적인 기술을 사용하면 사람의 개입이 거의 없이 착유 과정이 완료될 수 있습니다. 첨단 착유 시스템을 통해 젖소는 원할 때 착유 로봇에 접근할 수 있습니다. 주인의 훈련에 따라 젖소는 착유 과정을 시작하는 접시 위로 올라갑니다. 기계는 태그로 젖소를 인식할 수 있으며, 특정 젖소가 특정 기간 내에 착유되지 않은 경우 일정 시간이 지나면 기계가 작동하여 유방을 소독하고 젖꼭지에 흡입 컵을 부착합니다.

전체 과정은 농부들에게 편리하고, 소들에게도 편안하다고 합니다. BBC와 인터뷰, 농부 Robert Veich는 이 과정이 동물을 더 행복하고 생산적으로 만든다고 주장하며 “소는 편안함에 반응합니다. 사료 비용의 큰 증가 없이 하루 평균 28리터에서 36리터로 늘어났습니다.”

낙농장만이 자동화가 적용된 유일한 곳은 아닙니다. 최근에는 수년 동안 기계화에 현저하게 저항해 온 과수원에도 피해가 발생하기 시작했습니다. 최근까지 과일 수확은 자동화의 진전을 견딜 수 있었습니다. 과일은 섬세하고 기계는 과일을 생산하는 작물이나 나무를 손상시킬 수 있기 때문입니다. Migration News 2011년호 대부분의 사과 따기는 여전히 손으로 이루어지며, 대부분의 노동자 시간은 그렇지 않다고 주장합니다. 사과를 따는 것이 아니라 사과에 닿는 데 사용되는 사다리를 옮기고 농산물 봉지를 뒤로 운반하는 것입니다. 앞으로. 어번던트 로보틱스(Abundant Robotics) CEO 댄 스티어(Dan Steere) 디지털 트렌드에 대한 설명, “가장 큰 문제는 과일이 컴퓨터가 보기 어렵고 섬세하다는 것입니다. 지금까지는 농산물을 손상시키지 않고 농산물을 확실하게 식별하거나 수확을 자동화하는 것이 불가능했습니다.”

이러한 어려움에도 불구하고 엔지니어들은 자동화를 통해 피킹을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. Steere의 회사는 사과를 따는 기계를 개발하고 있습니다. 다른 회사인 Energid는 오렌지를 따는 기계를 만들었어요. 어번던트 로보틱스(Abundant Robotics)의 사과 따는 기계는 진공관을 사용해 나무에서 사과를 빨아들이고, 에너지드(Energid)의 오렌지 수확 로봇은 나무에서 과일을 흔들어서 잡는다.

아마도 가장 상징적인 농업용 차량인 트랙터가 그 자체로 변화를 겪고 있는 것 같습니다. 자율주행 트랙터 등 Case IH의 자율 컨셉 차량, 많은 농장에서 사람이 조작하는 트랙터를 대체할 수 있습니다. 날렵한 기계에는 운전자를 위한 좌석조차 없습니다. 작업자가 프로그래밍한 미리 정해진 경로를 따라 이동할 수 있으며, 작업자는 트랙터의 움직임을 추적하고 필요한 경우 태블릿 앱을 사용하여 경로를 변경할 수 있습니다. 트랙터는 경로에 있는 장애물을 감지하여 충돌을 피하기 위해 멈출 수도 있습니다. 다음과 같은 자율 트랙터 제조업체 뉴 홀랜드 심지어 차량이 결국 날씨 변화에 반응할 수 있을 것이라고 주장하기도 합니다.

자율농업장비는 단순히 로봇이 일을 하는 동안 농부들이 편안하게 커피를 마실 수 있는 편의시설이 아닙니다. 또한 단순히 인건비를 줄이기 위한 도구도 아닙니다. 이러한 차량은 전통적으로 힘든 산업에서 인체의 한계를 제거할 수 있습니다. 기계에는 부상이나 손상의 위험이 없으며, 수리가 가능한 손상만 있습니다. 더욱 흥미로운 점은 농사가 어둠이나 수면의 필요성에 방해받지 않고 24시간 과정이 될 수 있다는 것입니다.

Carhartt 재킷을 입고 굳은살이 굳은 손으로 John Deere의 바퀴를 쥐고 있는 농부의 전통적인 이미지는 곧 역사 속으로 사라질 수도 있습니다. 그의 자리에는 단추를 차린 남자가 사무실에서 편안하게 iPad를 사용하여 여러 기계를 관리하고 있습니다.

충분할까요?

이러한 모든 새로운 기술은 눈부시지만 문제는 여전히 남아 있습니다. 점점 늘어나는 소비를 유지하기에 충분할까요? UN 식량농업기구 추정, 증가하고 점점 더 도시화되는 세계 인구를 먹이기 위해서는 연간 곡물 생산량을 30억 미터톤으로 늘려야 합니다. 육류 생산량은 4억 7천만 미터톤으로 증가해야 합니다. 정말 많은 음식이에요.

문제를 복잡하게 만드는 것은 기술만으로는 세계가 먹는 음식의 양을 결정할 수 없다는 사실입니다. 세계화의 여파로 무역은 국경과 바다를 넘어 식량을 운반합니다. 오레곤산 밀은 아시아의 공장으로 보내지고, 일본산 쇠고기는 뉴욕의 접시에 담길 수도 있습니다. 개별 국가가 자동화를 통해 식량 생산량을 늘릴 수 있다고 하더라도 국제 무역 거래 상태에 따라 식량 생산이 어디로 갈 것인지가 결정됩니다. 민족주의적 경쟁이 치열해지고 무역 거래가 더욱 불안정해지는 세계에서 글로벌 식품 무역 네트워크는 극적으로 변화할 수 있습니다.

이러한 이유로 농업 자동화만으로도 우리를 구하기에 충분하다고 결론을 내리는 것은 순진한 생각입니다. 우리가 직면한 문제는 복잡하고 다면적이며, 어떤 개인의 기술 혁신도 우리의 운명을 저절로 바꿀 수는 없습니다. 그러나 이 투쟁에 만병통치약은 없을 것이라는 사실에도 불구하고, 자동화는 우리 기술의 화살통에 있는 하나의 화살일 뿐이라는 사실에서 위안을 얻어야 합니다. 하나의 획기적인 아이디어나 창의적인 솔루션만으로는 충분하지 않지만, 수백 가지가 그 일을 해낼 수 있습니다. 인류가 하나의 종으로서 풍부하게 갖고 있는 것이 있다면 그것은 바로 창의적인 아이디어입니다.

궁극적으로 과거는 가장 큰 안도감을 주는 원천이 될 수 있습니다. 역사는 기술이 세계에 식량을 공급하는 데 도움이 될 수 있음을 보여 주므로 우리는 기술이 앞으로도 계속 그렇게 할 수 있다고 믿을 충분한 이유가 있습니다.

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