Carnegie Mellon používa drony, roboty a AI na pretiahnutie farmárčenia do nového storočia

Poľnohospodárstvo prešlo v minulom storočí dlhú cestu. Vyrábame viac potravín ako kedykoľvek predtým – ale náš súčasný model je neudržateľný, a keďže svetová populácia rýchlo rastie blížia sa k hranici 8 miliárd, moderné metódy výroby potravín budú potrebovať radikálnu transformáciu, ak sa majú zachovať hore. Našťastie však existuje celý rad nových technológií, ktoré by to mohli umožniť. In túto sériu, preskúmame niektoré z nových inovatívnych riešení, na ktorých pracujú farmári, vedci a podnikatelia, aby sme zaistili, že v našom čoraz preplnenejšom svete nikto nebude hladovať.

Od čias migrácie amerických občanov v priemyselnom veku z krajiny do mesta majú mestské oblasti tendenciu spájať sa so špičkovými technológiami.

No, poškriabajte túto koreláciu - pretože vo veku umelej inteligencie nový výskumný projekt Carnegie Mellon Univerzitný inštitút robotiky sa snaží dokázať, že krajina môže byť technologicky rovnako vyspelá smart city.

Nazýva sa FarmView (nezamieňať s FarmVille, hra, ktorá stráca čas Facebook po väčšinu posledného desaťročia), projekt využíva strojové učenie, drony, autonómne roboty a prakticky v každej inej oblasti vysokorozpočtového technologického výskumu, ktorý pomáha farmárom pestovať viac potravín, lepšie a inteligentnejšie.

„Už asi 15 rokov robíme výskum robotiky pre poľnohospodárstvo,“ George Kantor, Carnegie Mellon senior systémový vedec, povedal Digital Trends. "Nabralo to množstvo rôznych podôb a toto bol pokus spojiť to všetko do jedného súdržného projektu."

FarmView je však oveľa viac než len organizačná prestavba zhora nadol, napríklad tým, že tím finančnej správy bude zodpovedný za pohľadávky namiesto záväzkov. V skutočnosti demonštruje nový zmysel pre naliehavosť tejto témy, a to vďaka štatistike, ktorá potvrdila jej dôležitosť pre zúčastnených výskumníkov.

Tá štatistika? Podľa súčasných predpovedí dosiahne svetová populácia do roku 2050 9,6 miliardy. To znamená, že ak sa nenájdu lepšie spôsoby využitia našich obmedzených poľnohospodárskych zdrojov – vrátane pôdy, vody a energie – môže nastať globálna potravinová kríza.

„Toto je štatistika, ktorá nás skutočne núti hľadať riešenia,“ pokračoval Kantor. „Technológia sama osebe túto potenciálnu krízu nevyrieši; zahŕňa aj sociálne a politické otázky. Je to však niečo, o čom si myslíme, že môžeme pomôcť. Nie je to len o tom, koľko jedla je tam. Spôsob, akým teraz vyrábame potraviny, je veľmi náročný na zdroje a zdroje, ktoré sú k dispozícii, sa vyčerpávajú. Musíme zvýšiť množstvo potravín, ktoré vyrábame, ako aj kvalitu, ale robíme to spôsobom, ktorý nepredpokladá, že máme neobmedzené zdroje.“

V rámci projektu tím vyvinul autonómneho pozemného robota schopného vykonávať vizuálne prieskumy polí s plodinami v rôznych časoch sezóna – vďaka fotoaparátu, laserovému skeneru na meranie geometrie rastlín a multispektrálnej kamere, ktorá sleduje neviditeľné žiarenie kapely. Pomocou počítačového videnia a technológie strojového učenia dokáže predpovedať očakávanú úrodu ovocia neskôr v sezóne.

Namiesto toho, aby sa tieto informácie len pasívne odovzdávali farmárovi, môže potom aktívne spustiť robotiku strihanie listov alebo prerezávanie plodov spôsobom, ktorý zachováva optimálnu ekologickú rovnováhu medzi listovou plochou a plodmi naložiť.

Výskumníci CMU tiež používajú kombináciu dronov a stacionárnych senzorových sietí na meranie rastu rastlín na makroúrovni.

Aj keď sú to určite inteligentné príklady technológie, skutočne dlhotrvajúci vplyv bude pochádzať z toho, ako môžu byť technológie, ako sú roboty na rezanie listov a drony, použité na zlepšenie plodín.

V tejto funkcii Kantor ukázal na plodinu cirok, hrubé, suché zrno trávy, ktoré vzniklo pred tisíckami rokov v Egypte. Zrno ciroku je široko konzumované a je považované za piatu najdôležitejšiu obilninu pestovanú na svete. Pretože obsahuje toľko rôznych odrôd (neuveriteľných 42 000!), má tiež obrovský genetický potenciál na vytváranie nových odrôd s vysokým obsahom bielkovín, vďaka ktorým by mohla byť ešte dôležitejšia.

Koniec koncov, kto sa uspokojí s tým, že jednoducho je piaty-najdôležitejšia obilnina?

To je miesto, kde prichádza AI. Ak je možné použiť technológiu strojového učenia na meranie parametrov ciroku takým spôsobom, aby mohli chovatelia a genetici vybrať vlastnosti, ktoré sú najviac potrebné na zlepšenie výnosu, ako aj najodolnejšie voči chorobám a suchu, mohlo by to mať obrovské pozitíva vplyv. Len samotné zlepšenie výnosu, povedzme, o 50 percent by predstavovalo skutočný dopad, ktorý možno pripísať len veľmi málo počítačových vedcov.

Takže toto všetko znamená, že farma budúcnosti, rovnako ako továreň budúcnosti, bude do značnej miery bez ľudí – s radom za radom nablýskaných robotov v štýle Terminátora, ktorí vykonávajú všetko práca? Nie tak celkom.

„Nerobíme to preto, aby sme nahradili ľudí. To, čo robíme, je zavádzanie nových technológií, vďaka ktorým budú farmári efektívnejší v tom, čo robia, a umožní im na to použiť menej zdrojov,“ povedal Kantor. „Scenár, ktorý si predstavujeme, nezahŕňa použitie menšieho počtu ľudí; zahŕňa používanie robotiky a iných technológií na vykonávanie úloh, ktoré ľudia v súčasnosti nerobia.“

V súčasnosti je veľa technológií stále vo fáze „proof of concept“, ale Kantor poznamenal, že mali niekoľko zaujímavých diskusií s poľnohospodárskymi prvými používateľmi. Teraz projekt – ktorý zahŕňa aj ľudí z Texas A&M, Penn State, Colorado State, Washington State, University of Maryland, University of Georgia a Clemson University v Južnej Karolíne sa pripravujú na veľký zásah čas.

„Veľa ľudí to nepovažuje za prvé miesto, kde sa robí tento druh výskumu a vývoja, ale je to oblasť, ktorá – a je mi ľúto, že používam túto slovnú hračku, ale je skutočne nevyhnutná – je skutočne zrelá na pokrok,“ Kantor uzavrel. "Našou snahou je teraz začať používať tieto nástroje na riešenie problémov vo veľkom meradle."

Odporúčania redaktorov

• Optické ilúzie by nám mohli pomôcť vybudovať ďalšiu generáciu AI
• Táto technológia bola pred 20 rokmi sci-fi. Teraz je to realita
• Nový robot MIT môže hrať obľúbenú hru na stohovanie blokov, Jenga