Otomatik tarım: Robotlar, dronlar ve yapay zeka bizi açlıktan kurtarabilir mi?

Tarım geçtiğimiz yüzyılda çok yol kat etti. Her zamankinden daha fazla gıda üretiyoruz ancak mevcut modelimiz sürdürülemez ve dünya nüfusu hızla artıyor. 8 milyar sınırına yaklaşıldığında, modern gıda üretim yöntemlerinin devam edebilmesi için radikal bir dönüşüme ihtiyacı olacak. yukarı. Ancak neyse ki bunu mümkün kılabilecek bir dizi yeni teknoloji var. İçinde Bu dizilergiderek kalabalıklaşan dünyamızda kimsenin aç kalmamasını sağlamak için çiftçilerin, bilim adamlarının ve girişimcilerin üzerinde çalıştığı yenilikçi çözümlerden bazılarını keşfedeceğiz.

Thomas Malthus'un ufuk açıcı -her ne kadar sıklıkla eleştirilse de- 1798 tarihli çalışmasında, Nüfus Prensibi Üzerine Bir Denemeİktisatçı, insanlık tarihine uzun bir bakış attı ve insan popülasyonlarının, gıda bolluğuna sahip olduklarında, kaynakları zorlayana kadar büyüdüğünü ve bu noktada kıtlığın başladığını gözlemledi. "Kıtlık doğanın son ve en korkunç kaynağı gibi görünüyor" dedi. "Nüfusun gücü, yeryüzünde insanın geçimini sağlama gücünden o kadar üstündür ki, erken ölüm şu ya da bu şekilde insan ırkını ziyaret etmelidir."

Malthus'un öngörüsü ne kadar şiirsel olsa da gerçekleşmedi. Bunun yerine sanayi ve tarımda devrimler geldi ve onlarla birlikte gıda üretimi ve ticaretinde de önemli bir artış oldu. İyimserler kazanırken, Malthus çatlak iktisatçıların koruyucu azizi, tarihin sokaklarında pejmürde bir vaiz haline geldi.

Her ne kadar modern iktisatçılar ve teknoloji ütopyacıları Malthus'u küçümseyerek görseler de, o zamanki kanıtlar göz önüne alındığında onun argümanları makuldü. Belki de son birkaç yüzyıldaki muazzam nüfus artışını mümkün kılan yeni teknolojiler, Malthusvari bir felaket olasılığını sona erdirmemiş, yalnızca geciktirmiştir? İnsanlık, Malthus'un hayal edebileceğinin çok çok ötesinde büyümeyi başardı; kaba tahminler dünya nüfusunu gösteriyor 1800'de 890-980 milyon kişiydi, bugün dünya nüfusu 7,4 milyarı aşıyor - ama bu eğilim ne kadar sürebilir? devam etmek?

BM bekliyor Dünya nüfusunun 2030 yılında 8,5 milyara, 2050 yılında ise 9,7 milyara ulaşması bekleniyor. Dünya nüfusunun büyük bir kısmı Çin ve Hindistan'da yoğunlaşmıştır; Bu ülkelerin her birinde şu anda bir milyardan fazla insan yaşıyor ve Hindistan'ın nüfusunun 2022 yılına kadar Çin'i geçmesi bekleniyor.

Yeni tarım teknolojileri ve teknikleri, Malthus'un öngördüğü şiddetli kıtlıkları savuşturdu. Bir zamanlar insanlar tohumları gelişigüzel bir şekilde elle ekmek zorunda kalsa da, ekim makineleri çiftçilerin tohumları uzun, tekdüze çizgiler halinde ekmesine olanak tanıyordu. Buhar gücüyle çalışan traktörler sayesinde çiftçiler, hantal öküzlere ihtiyaç duymadan geniş arazileri sürebiliyorlardı. Harman makineleri elle harmanlamaya ayrılan saatleri kısalttı.

Dünya nüfusunun giderek daha şaşırtıcı boyutlara ulaşması ve ekonomik büyümenin daha fazla tüketime olanak sağlamasıyla birlikte, dünyanın kendisini sürdürebilmesi için başka bir tarım devrimine ihtiyacı olabilir.

Sorunun bir yanıtı otomasyonda yatıyor olabilir. Tarım son 200 yılda giderek daha fazla otomatik hale gelirken, süreç yalnızca hızlanıyor. Yeni teknolojiler ve özellikle sürüler, çiftçilerin mahsullerinin ve hayvancılık üretimlerinin verimliliğini artırmalarına ve aynı zamanda hastalık veya kuraklık gibi tehditleri hızla etkisiz hale getirmelerine olanak tanıyor.

Drone'lar geleceğin tarım işçileri olabilir

Washington State Üniversitesi'nden profesör ve sahaya özel mahsul yönetimi uzmanı Dr. Lav Khot, "Bu kelimede bazı damgalamalar var" diyor. "drone" terimi Drone'ların ticari kullanımının birçok savunucusu, "insansız hava sistemleri" gibi, sözel ifadeden yoksun daha uzun bir ifade olan terimleri tercih ediyor. yumruk. Nedenini anlamak zor değil: Çoğu kişi için “drone” kelimesi askeri donanımı, bomba atan veya hedefleri yukarıdan gözetleyen uçan makineleri çağrıştırıyor.

Khot gibi araştırmacılar, dronların tarımda kullanılabileceği farklı yolları deniyor ve bu kılıçları saban demirlerine dönüştürüyor. Yetiştiriciler için dronların en heyecan verici kullanımlarından biri mahsul görüntülemedir. Çiftçiler, multispektral sensörlerle donatılmış drone'ları kullanarak arazilerini araştırıyor, belirli toprak parçalarının verimliliği, mahsullerin ne kadar suya ihtiyacı olduğu ve daha fazlası gibi şeyleri ortaya çıkaran görüntüler çekiyor.

Geçmişte çiftçiler, arazilerinin bu kadar ayrıntılı haritalarını elde etmek için uydu görüntülerine güvenmek zorundaydı ki bu oldukça zaman alıcı bir süreçti. Khot, Digital Trends'e uydu görüntülemenin genellikle 14 günlük aralıklarla yapıldığını ve bulut örtüsü veya diğer faktörler nedeniyle sorunların ortaya çıkabileceğini söyledi. Drone'larla "varsayımsal olarak bunu istediğiniz zaman alabilirsiniz."

Bu hızlı geri dönüş sadece kullanışlı değil; Bitkilerin hastalık veya zararlılardan etkilendiği durumlarda, bir hasatı kurtarmak veya ölmesini izlemek arasındaki fark olabilir. The Guardian'la konuşuyoruzUluslararası Su Yönetimi Enstitüsü'nden araştırmacı Salman Siddiqui, bitkilerdeki hastalıkları ve diğer stres etkenlerini tespit etmek için drone görüntülerinin nasıl kullanılabileceğini açıklıyor. "Fotosentetik aktivite azalır ve bu klorofili etkiler" dedi ve multispektral görüntüleme Sorunlar insanların yapabileceğine dair işaretler üretecek kadar şiddetli hale gelmeden önce, bu değişiklikleri erkenden tespit edebilirler. Görmek.

Bunun nedeni, yapraklara yeşil rengini veren molekül olan klorofilin görünür ışığı çekerken büyük miktarda kızılötesi ışığı yansıtmasıdır. Bir bitki sağlıksız olduğunda, kendisine çarpan görünür ışığın çoğunu yansıtacak ve daha az kızılötesi dalgayı yansıtacaktır. Kızılötesi görüntüleme, çiftçilere, bitkilerinin anormal miktarda ışık yansıtıp yansıtmadığını gösterebilir ve bu da onlara sorunlara işaret edebilir.

Tarım, otomasyonla tanışın

Şu anda Khot'un ana projelerinden biri sulamaya odaklanıyor ve farklı sulama yöntemleriyle denemeler yapıyor. sulama teknikleri ve su miktarları ve sonraki sağlık durumunu izlemek için drone görüntülerinin kullanılması bitkiler. Örneğin yer altı sulamasını ele alalım. Bu, suyu damlatan tüplerin toprak yüzeyinin altına yerleştirildiği ve suyun doğrudan bitkilerin köklerine iletildiği bir işlemdir. Khot ve ekibi, tüplerin konumunu ayarlayarak onları asma yüzeyinin 15 veya 30 santimetre altında test ediyor.

Araştırmalarının bir parçası olarak kullanılan su miktarını ayarlıyorlar ve mahsulleri haritalamak için drone görüntülemeyi kullanıyorlar. "Yüzde 60'a mı yoksa yüzde 30'a mı gideceğimizi ve bitkinin yine de büyüyüp aynı derecede iyi üretim yapıp yapamayacağını görmek için test yapıyoruz" teslim olmak."

Khot aynı zamanda yüzeyin üstünden sulama yaparak da çalışır ve yağmurlama sistemlerini alçak rakımda (yer seviyesinden 30 cm'yi geçmeyecek şekilde) test eder. yüzey) ve fıskiyelerin kanopiye daha yakın hareket ettirilmesi, suyun içinden geçerken meydana gelen buharlaşmayı azaltacaktır. hava.

İklim değişikliği geliştikçe Khot'un araştırması yeni bir önem kazanabilir. Khot, "2015 yılında Washington'da son birkaç yılın en yüksek sıcaklığını kaydettik" dedi ve bu gelişmenin iklim değişikliğinin sonucu olabileceği düşünülüyor. Daha sıcak yıllara hazırlanmak için Khot ve araştırmacı arkadaşları, farklı barbunya fasulyesi çeşitlerini test ederek bunların farklı miktarlarda suya nasıl tepki verdiklerini görüyorlar. Bu, gelecekte sıcaklıkların artması durumunda hangi fasulyelerin çiftçiler için daha iyi bir yatırım olacağını keşfetmelerine yardımcı olacaktır.

Drone'ların tüm kullanımları görüntülemeyi gerektirmez. Khot'un tanımladığı projelerden biri son derece basittir. UAS'nin daha büyük bir modeli olan Yamaha RMAX (insansız helikopter) ile denemeler yapmak isteyen İlaçlama için Japonya — Khot ve ekibi, Washington'u rahatsız eden bir soruna akıllıca bir çözüm buldu çiftçiler.

Kirazlar Washington'un önde gelen mahsullerinden biridir ve rahatsız edici derecede yaygın bir zararlıyla karşı karşıyadırlar: yağmur. Khot, "Kiraz meyvesi olgunlaştığında yüksek şeker içeriğine sahip oluyor ve kabuğu çok inceliyor" diye açıklıyor. Yağmur suyu kiraz bahçelerine düştüğünde gölgelik üzerine oturabilir ve ince kabuklu kirazlar onu emer. Kirazlar nemi içerken şişmeye ve bölünmeye başlarlar.

Kiraz yetiştiricileri, kirazları hızlı bir şekilde toplayarak veya suyun bir kısmını boşaltmak için dalları sallayarak yağışlardan kaynaklanan hasarı en aza indirmeye çalışabilirler. Khot, suyu gölgeliklerden dağıtmak için meyve bahçeleri üzerinde düşük irtifalarda (35 ila 50 fit) bir RMAX uçurdu. Bu, kiraz ağaçlarını elle veya vantilatörle elle sallamaktan daha verimli bir yöntem ve bunu yapması için bir helikopter pilotu kiralamaktan çok daha ucuz, ancak kusursuz bir yöntem değil. “Washington Eyaletindeki meyve bahçelerinin hepsi düz değil; Eğimimiz var ve bu yüzden her yıl bununla ilgili bazı kazalar oluyor" dedi Khot.

Uçan robotlardan daha fazlası

Drone'lar çiftçiler için gelecek vaat eden bir araç gibi görünüyor ancak tarım dünyasını kasıp kavuran otomasyonun tek örneği onlar değil. Robotik filizler çiftçiliğin her alanına yayılıyor ve bir çiftçinin gününün en mahrem anına bile soğuk bir dokunuş getiriyor: ineklerin sağılması.

Sağım işlemini gerçekleştiren makineler çiftçiler için bir kazanç gibi görünüyor. Günümüzde elle sağım nadirdir; sonuçta kim ineğin memelerini sıkarak ve buzağıların kıskanç bakışlarına katlanarak günde saatler harcamak ister ki? Çiftçiler yıllardır süt pompalamak için makineler kullanıyor. Ancak bu makineler insan girdisine ihtiyaç duyuyordu; çiftçiler hâlâ ineklerin memelerine bardak takmak ve makineler süt pompalarken beklemek zorundaydı.

Daha modern teknoloji ile sağım işlemi çok az miktarda insan müdahalesine bile ihtiyaç duymadan yapılabilmektedir. Gelişmiş sağım sistemleri, ineklerin canları istediğinde sağım robotuna yaklaşmasına olanak tanır. Sahibi tarafından eğitilen inek, sağım sürecini başlatan bir tabağa çıkar. Makine, inekleri etiketlerinden tanıyabilir ve belirli bir ineğin belirli bir süre içinde sağılıp sağılmadığını tespit edebilir. Bir süre sonra makine çalışmaya başlayacak, memeyi dezenfekte edecek ve emziklere vantuz takacaktır.

Tüm süreç çiftçiler için uygun ve iddiaya göre inekler için de rahat. BBC'ye konuşanÇiftçi Robert Veich, sürecin daha mutlu, daha üretken hayvanlara yol açtığını iddia ederek şöyle diyor: "İnekler rahatlığa tepki verir. Yem maliyetinde önemli bir artış olmadan günde ortalama 28 litreden 36 litreye çıktı.”

Otomasyonun hakim olduğu tek yer süt çiftlikleri de değil. Hatta son yıllarda makineleşmeye oldukça dirençli olan meyve bahçelerini bile vurmaya başladı. Yakın zamana kadar meyve toplama, büyük ölçüde meyvelerin hassas olması ve makinelerin onları üreten mahsullere veya ağaçlara zarar vermesi nedeniyle otomasyonun ilerleyişine dayanmayı başardı. Göç Haberleri'nin 2011 sayısı elma toplamanın çoğunun hala elle yapıldığını ve işçilerin zamanının büyük bir kısmının işlerde harcanmadığını iddia ediyor. elmaları toplamak yerine onlara ulaşmak için kullanılan merdivenleri hareket ettirmek ve ürün torbalarını geri ve geri taşımak ileri. Abundant Robotics CEO'su Dan Steere rolünde Digital Trends'e açıklandı, “Asıl sorun, meyvelerin bilgisayarların görmesinin zor olması ve hassas olmasıdır. Şu ana kadar ürünü güvenilir bir şekilde tanımlamak veya ürüne zarar vermeden hasatı otomatikleştirmek mümkün değildi.”

Zorluklara rağmen mühendisler otomasyon aracılığıyla toplama işlemini daha verimli hale getirmenin yollarını arıyor. Steere'in şirketi elma toplamak için bir makine üzerinde çalışıyor; başka bir şirket olan Energid, portakal toplamak için bir makine yaptı. Abundant Robotics'in elma toplayıcısı, elmaları ağaçlardan emmek için bir vakum tüpü kullanırken, Energid'in portakal hasat robotu, meyveleri ağaçlardan sallayıp yakalıyor.

Belki de en ikonik tarım aracı olan traktör, kendi başına bir dönüşüm geçiriyor. Otonom traktörler gibi Case IH'nin Otonom Konsept Aracı, birçok çiftlikte insan tarafından çalıştırılan traktörlerin yerini alabilir. Şık makinede sürücü için bir koltuk bile yok. Traktörün hareketlerini takip edebilen ve gerekirse bir tablet uygulamasıyla yeniden yönlendirebilen operatörü tarafından programlanan önceden belirlenmiş rotalar boyunca seyahat edebiliyor. Traktör, çarpışmaları önlemek için durarak yolundaki engelleri bile algılayabilir. Otonom traktör üreticileri Yeni Hollanda Hatta araçların eninde sonunda hava koşullarındaki değişikliklere tepki verebileceklerini bile iddia ediyorlar.

Otonom tarım ekipmanları, çiftçilerin robotlar işlerini yaparken arkalarına yaslanıp kahvelerini yudumlamalarına olanak tanıyan bir kolaylıktan ibaret değil. Sadece işgücü maliyetlerini düşürmeye yönelik bir araç da değildir. Bu araçlar, geleneksel olarak meşakkatli bir endüstride insan vücudunun sınırlamalarını ortadan kaldırabilir. Makinelerde yaralanma veya sakatlanma riski yoktur; yalnızca onarılabilecek hasarlar vardır. Daha da ilgi çekici olanı ise çiftçiliğin, karanlık veya uyku ihtiyacı nedeniyle kesintiye uğramayan 24 saatlik bir süreç haline gelebilmesidir.

Carhartt ceketi giymiş, John Deere'sinin direksiyonunu nasırlı elleriyle tutan kır saçlı bir adam şeklindeki geleneksel çiftçi imajı, yakında tarihe karışabilir. Onun yerine, ofisinin rahatlığında iPad'iyle bir makine filosunu yöneten düğmeli bir adam vardı.

Yeterli olacak mı?

Tüm bu yeni teknolojiler göz kamaştırıyor ama soru hala ortada: Artan tüketim miktarını sürdürmeye yetecekler mi? BM Gıda ve Tarım Örgütü tahmin ediyor kiBüyüyen ve kentleşen dünya nüfusunu beslemek için yıllık tahıl üretiminin 3 milyar tona çıkması gerekecek; et üretiminin 470 milyon tona çıkması gerekecek. Bu çok fazla yiyecek.

İşin karmaşık tarafı, dünyanın ne kadar yiyecek tüketeceğine teknolojinin tek başına karar vermemesidir. Küreselleşmenin ardından ticaret, gıdayı sınırların ve okyanusların ötesine taşıyor. Oregon'dan gelen buğday Asya'daki fabrikalara gidiyor, Japonya'dan gelen sığır eti ise New York'ta bir tabağa konabilir. Tek tek ülkeler otomasyon kullanarak gıda üretimini artırabilseler bile, bunun nereye gideceğini uluslararası ticaret anlaşmalarının durumu belirleyecek. Milliyetçi rekabetin yükselişte olduğu ve ticaret anlaşmalarının daha sallantılı olduğu bir dünyada, küresel gıda ticareti ağı çarpıcı biçimde değişebilir.

Bu nedenlerden dolayı tarımsal otomasyonun tek başına bizi kurtarmaya yeteceğini düşünmek saflık olur. Karşılaştığımız sorun karmaşık ve çok yönlüdür ve hiçbir teknolojik yenilik tek başına kaderimizi değiştiremez. Ancak bu mücadelede sihirli değneklerin olmayacağı gerçeğine rağmen, otomasyonun teknolojik ok kılıfımızdaki oklardan sadece biri olduğu gerçeğiyle teselli bulmalıyız. Çığır açan tek bir fikir veya yaratıcı çözüm yeterli olmayacak, ancak yüzlerce tanesi işe yarayabilir ve tür olarak bolca sahip olduğumuz bir şey varsa, o da yaratıcı fikirlerdir.

Sonuçta geçmiş en büyük rahatlama kaynağı olabilir. Tarih, teknolojinin dünyayı beslemeye yardımcı olabileceğini gösteriyor; dolayısıyla gelecekte de bunu yapmaya devam edebileceğine inanmak için her türlü nedenimiz var.

Editörlerin Önerileri

• Optik illüzyonlar yeni nesil yapay zekayı oluşturmamıza yardımcı olabilir
• Süper bilgisayar bizi koronavirüsten kurtarabilir mi? Bilen adamla konuştuk.
• En iyi drone yarışçısı, ilk insan-makine çatışmasında robot drone ile mücadele ediyor
• Kenarda beklemek: Drone'lar açlığa karşı mücadelede nasıl devrim yaratıyor?
• Oxford'un önde gelen araştırmacısı otomasyonun istihdam üzerindeki riskinden bahsediyor