Аутоматизована пољопривреда: Могу ли нас роботи, дронови и вештачка интелигенција спасити од глади?

Пољопривреда је прешла дуг пут у прошлом веку. Производимо више хране него икада раније – али наш тренутни модел је неодржив и како светска популација убрзано приближава се граници од 8 милијарди, савременим методама производње хране биће потребна радикална трансформација ако желе да се задрже горе. Али, срећом, постоји низ нових технологија које би то могле учинити могућим. Ин ову серију, истражићемо нека од иновативних нових решења на којима фармери, научници и предузетници раде како би били сигурни да нико не остане гладан у нашем све препућенијем свету.

У главном - иако често критикованом - делу Томаса Малтуса из 1798. Есеј о начелу становништва, економиста је заузео дуг поглед на људску историју, примећујући да људска популација, када има обиље хране, расте све док не исцрпи своје ресурсе, у ком тренутку наступа оскудица. „Чини се да је глад последњи, најстрашнији ресурс природе“, рекао је он. „Моћ становништва је толико супериорна у односу на моћ на земљи да производи храну за човека, да превремена смрт мора у неком или другом облику посетити људску расу.

Колико год Малтусово предвиђање било поетично, није се остварило. Уместо тога, дошло је до револуције у индустрији и пољопривреди, а са њима и значајно повећање производње и трговине храном. Оптимисти су победили, док је Малтус постао заштитник лудих економиста, одрпани проповедник на улицама историје.

Иако модерни економисти и технолошки утописти гледају на Малтуса са презиром, његови аргументи су били разумни с обзиром на доказе у то време. Можда нове технологије које су омогућиле огроман раст становништва у последњих неколико векова нису окончале могућност малтузијанске катастрофе, већ су је само одложиле? Човечанство је успело да расте далеко, далеко изнад онога што је Малтус могао да замисли - грубе процене говоре о светској популацији 1800. на 890-980 милиона људи, док данас светска популација премашује 7,4 милијарде — али колико дуго може овај тренд Настави?

УН очекују да ће светска популација достићи 8,5 милијарди до 2030. године, а 9,7 милијарди до 2050. године. Велики део светске популације је концентрисан у Кини и Индији; свака од ових земаља тренутно има више од милијарду људи, а предвиђа се да ће број становника Индије премашити Кину до 2022.

Нове пољопривредне технологије и технике спречиле су оштру глад коју је Малтус предвидео. Иако су некада људи морали насумично ручно садити семе, сејалице су омогућавале пољопривредницима да их посеју у дугачке, уједначене редове. Са тракторима на парни погон, фармери су могли да ору широке делове земље, без потребе за тромим воловима. Машине за вршидбу скраћују много сати посвећених ручном вршењу.

Са светском популацијом која се пење на све запањујуће висине, и са економским растом који омогућава већу потрошњу, свету ће можда бити потребна још једна пољопривредна револуција да би се одржао.

Један одговор на проблем може бити у аутоматизацији. Док је пољопривреда постала све аутоматизованија у последњих 200 година, процес се само убрзава. Нове технологије, а посебно гомиле, омогућавају пољопривредницима да побољшају ефикасност својих усева и сточарске производње, као и да брзо неутралишу претње као што су болести или суша.

Дронови могу бити радници на фармама будућности

„Постоји нека стигма у тој речи“, каже др Лав Кхот, професор на Вашингтонском државном универзитету и специјалиста за управљање усевом специфичним за локацију. израз „дроне“. Многи заговорници комерцијалне употребе дронова преферирају термине као што су „беспилотни ваздушни системи“, дужа фраза којој недостаје вербални пунцх. Није тешко схватити зашто: за многе, реч „дроне” евоцира војни хардвер, летеће машине које бацају бомбе или шпијунирају мете одозго.

Истраживачи попут Кхота експериментишу са различитим начинима на које се беспилотне летелице могу користити у пољопривреди, претварајући ове мачеве у раонике. За узгајиваче, једна од најузбудљивијих употреба дронова је снимање усева. Користећи беспилотне летелице опремљене мултиспектралним сензорима, фармери истражују своју земљу, правећи слике које откривају ствари као што су плодност одређених делова земље, колико воде је потребно усевима и још много тога.

У прошлости су фармери морали да се ослањају на сателитске снимке да би добили тако детаљне мапе свог земљишта, што је био прилично дуготрајан процес. Сателитска снимања често укључују интервале од 14 дана, рекао је Кхот за Дигитал Трендс, а проблеми могу настати због облачности или других фактора. Са дроновима „можете да га добијете када желите, хипотетички“.

Тај брзи преокрет није само згодан; у случајевима када су биљке погођене болешћу или штеточинама, разлика може бити између очувања жетве или гледања како умире. У разговору за Тхе Гуардиан, Салман Сиддикуи, истраживач са Међународног института за управљање водама, објашњава како се слике дроном могу користити за откривање болести и других стресора у биљкама. "Фотосинтетичка активност се смањује, а то утиче на хлорофил", рекао је он - и мултиспектрално снимање могу рано да открију ове промене, пре него што проблеми постану толико драстични да произведу знакове које људи могу види.

То је зато што хлорофил, молекул који лишћу даје зелену нијансу, привлачи видљиву светлост, док рефлектује велику количину инфрацрвене светлости. Када је биљка нездрава, она ће рефлектовати више видљиве светлости која је удара, а мање инфрацрвених таласа. Инфрацрвено снимање може показати фармерима да ли њихове биљке рефлектују абнормалне количине светлости, указујући им на проблеме.

Пољопривреда, упознајте аутоматизацију

Један од главних Кхотових пројеката у овом тренутку фокусира се на наводњавање, експериментисање са различитим технике наводњавања и количине воде, као и коришћење снимака дроном за праћење здравственог стања биљке. Узмимо, на пример, подземно наводњавање. Ово је процес где се цеви које капају водом постављају испод површине земље, испоручујући воду директно до корена усева. Кхот и његов тим прилагођавају локацију цеви, тестирајући их на 15 или 30 центиметара испод површине винове лозе.

Они прилагођавају количину воде која се користи као део свог истраживања и користе снимање дроном за мапирање усева, тестирање „да видимо да ли можемо да идемо на 60 процената или 30 процената, а опет биљка може да расте и производи једнако добро принос.”

Кхот такође ради са наводњавањем изнад површине, тестирајући прскалице на ниској надморској висини (не више од стопе изнад површине) и померање прскалица ближе надстрешници, што би требало да смањи испаравање које настаје како вода пролази кроз ваздух.

Кхотово истраживање могло би да добије нову важност како се климатске промене развијају. „У Вашингтону смо 2015. забележили највишу температуру за неколико година“, рекао је Кхот, развој који би могао бити резултат климатских промена. Да би се припремили за топлије године, Кхот и његови колеге истраживачи тестирају различите сорте пинто пасуља да виде како реагују на различите количине воде. Ово би требало да им помогне да открију који ће пасуљ бити боља инвестиција за пољопривреднике ако температуре порасту у будућности.

Не укључује све употребе дронова за снимање. Један пројекат који Кхот описује је невероватно једноставан. Желећи да експериментишете са већим моделом УАС-а, Иамаха РМАКС — беспилотни хеликоптер који је био популаран у Јапан за прскање — Кхот и његов тим дошли су до паметног решења за проблем који је мучио Вашингтон фармери.

Трешње су један од главних усева Вашингтона и суочавају се са узнемирујуће уобичајеном штеточином: кишом. „Када је воће трешње зрело, има висок садржај шећера, а кожа постаје веома танка“, објашњава Кхот. Када кишница падне на засаде трешања, може да седне на крошње, а вишње танке коре ће је упијати. Како трешње пију влагу, почињу да бубре и цепају се.

Узгајивачи трешања могу покушати да минимизирају штету од падавина брзом бербом трешања или протресањем грана да би избацили део воде. Кхот је летео РМАКС-ом на малим висинама - 35 до 50 стопа - изнад воћњака да би распршио воду из крошњи. То је ефикаснији метод од ручног протресања стабала трешања ручно или вентилатором — и много јефтинији од ангажовања пилота хеликоптера да то уради — али није сигуран. „Воћњаци овде у држави Вашингтон нису сви равни; имамо нагиб, па се сваке године дешавају несреће с тим“, рекао је Кхот.

Више од летећих робота

Дронови изгледају као обећавајуће средство за фармере у будућности, али нису једини примери аутоматизације која је захватила аграрни свет. Роботске витице се шире у сваки аспект пољопривреде, доносећи хладан додир чак и оном најинтимнијем делу дана фармера: мужњи крава.

Машине које рукују процесом муже изгледају као победа за фармере. Ручна мужа је данас ретка — уосталом, ко жели да проводи сате дневно гњечећи кравље сисе и трпећи љубоморне погледе телади? — пошто фармери већ годинама користе машине за пумпање млека. Међутим, ове машине су захтевале људски допринос; фармери су и даље морали да причвршћују шоље на кравље сисе и да чекају док машине испумпавају млеко.

Са модернијом технологијом, процес муже се може обавити чак и без тог малог учешћа људи. Напредни системи за мужу омогућавају кравама да приђу роботу за мужу када им се прохте. Крава, коју обучава њен власник, ступа на тањир, чиме започиње процес муже. Машина препознаје краве по ознакама и ако одређена крава није помузена у одређеном року У одређеном временском периоду, машина ће почети да ради, дезинфикујући виме и причвршћујући гумене чашице на сисе.

Цео процес је погодан за фармере, а наводно удобан за краве. У разговору за ББЦ, фармер Роберт Веицх тврди да процес чини срећније и продуктивније животиње, рекавши „Краве реагују на удобност. Отишао је са 28 литара на 36 литара у просеку дневно, без значајног повећања трошкова хране.

Фарме млека такође нису једино место где је аутоматизација завладала. У последње време је чак почео да погађа воћњаке – који су годинама били изузетно отпорни на механизацију. До недавно, берба воћа је успевала да издржи корак аутоматизације, углавном зато што су плодови деликатни, а машине су могле да оштете усеве или дрвеће које их производи. Издање Мигратион Невс из 2011 тврди да се већина бербе јабука и даље обавља ручно, те да се већина радног времена проводи не брање јабука, већ померање мердевина које су се користиле да би се стигле до њих и влачење врећа са производима назад и напред. Као извршни директор Абундант Роботицс, Дан Стеере објаснио је за Дигитал Трендс, „главни проблеми су што је воће тешко за рачунаре да види и што је деликатно. До сада није било могуће поуздано идентификовати производе или аутоматизовати жетву без оштећења производа.”

Упркос потешкоћама, инжењери траже начине да аутоматизацијом учине брање ефикаснијим. Стеереова компанија ради на машини за брање јабука; друга компанија, Енергид, је направио машину за брање поморанџе. Берач јабука Абундант Роботицс користи вакуумску цев за сисање јабука са дрвећа, док Енергидов робот за бербу наранџи тресе воће са дрвећа и хвата их.

Претходно најпознатије пољопривредно возило, трактор, пролази кроз сопствену трансформацију. Аутономни трактори, као нпр Аутономно концептно возило Цасе ИХ-а, могао би заменити тракторе којима управљају људи на многим фармама. Елегантна машина нема чак ни седиште за возача. Може да путује унапред одређеним рутама које је програмирао његов оператер, који може да прати кретање трактора и да га преусмери, ако је потребно, помоћу апликације за таблет. Трактор може чак да осети препреке на свом путу, заустављајући се да би избегао судар. Аутономни произвођачи трактора као нпр Нев Холланд чак тврде да ће возила на крају моћи да реагују на промене времена.

Аутономна пољопривредна опрема није само погодност, омогућавајући фармерима да се опусте и пијуцкају кафу док роботи раде свој посао. Нити је то само средство за смањење трошкова рада. Ова возила би могла уклонити ограничења људског тела из традиционално исцрпљујуће индустрије. Машине не подлежу опасности од повреда или осакаћења, већ само оштећења која се могу поправити. Још интригантније је да би пољопривреда могла постати 24-часовни процес, непрекидан мраком или потребом за сном.

Традиционална слика фармера као проседог човека у Кархарт јакни, који жуљевитим рукама држи волан свог Џон Дира, ускоро би могла да нестане у историји. На његовом месту, закопчани човек који управља флотом машина са својим иПад-ом из удобности канцеларије.

Хоће ли бити довољно?

Све ове нове технологије су заслепљујуће, али остаје питање: да ли ће бити довољне да издрже растућу потрошњу? Организација УН за храну и пољопривреду процењује да, да би се прехранила растућа и све урбанија светска популација, годишња производња житарица ће морати да се повећа на 3 милијарде метричких тона; производња меса ће морати да се повећа на 470 милиона метричких тона. То је много хране.

Ствари компликује чињеница да сама технологија не одлучује колико хране свет једе. У јеку глобализације, трговина преноси храну преко граница и океана. Пшеница из Орегона завршава у млиновима у Азији, говедина из Јапана може завршити на тањиру у Њујорку. Чак и ако поједине земље могу да повећају производњу хране коришћењем аутоматизације, стање међународних трговинских споразума ће одредити куда ће она ићи. У свету у коме се чини да националистичка конкуренција расте, а трговински договори стоје на климавијим основама, глобална мрежа трговине храном може се драматично променити.

Из ових разлога, било би наивно закључити да ће сама пољопривредна аутоматизација бити довољна да нас спасе. Проблем са којим се суочавамо је сложен и вишеструк, и ниједна појединачна технолошка иновација неће сама по себи променити нашу судбину. Али упркос чињеници да у овој борби неће бити сребрних метака, треба да се тешимо чињеницом да је аутоматизација само једна стрела у нашем технолошком тоболцу. Једна револуционарна идеја или креативно решење неће бити довољни, али стотину њих би могли да ураде трик - а ако постоји нешто што имамо у изобиљу као врста, то су креативне идеје.

На крају крајева, прошлост може бити највећи извор олакшања. Историја показује да технологија може помоћи да се нахрани свет, тако да имамо све разлоге да верујемо да ће то моћи да чини и у будућности.

Препоруке уредника

• Оптичке илузије би нам могле помоћи да изградимо следећу генерацију вештачке интелигенције
• Може ли нас суперкомпјутер спасити од корона вируса? Разговарали смо са човеком који зна
• Најбољи тркач дронова се бори против роботске беспилотне летелице у првом окршају људи против машина
• Чекање у крилима: Како дронови револуционишу борбу против глади
• Врхунски истраживач са Оксфорда говори о ризику од аутоматизације при запошљавању