Zmiany klimatu: roboty w gospodarstwach rolnych mogą zwalczać emisje i zwiększać produkcję żywności

Robo-rewolucja zbliża się do przyszłej farmy i może obniżyć emisję gazów cieplarnianych i wspierać rosnącą globalną populację.

Naukowcy z University of Florida opublikowali artykuł w czasopiśmie Robotyka naukowa Środa wzywa rolnictwo do przygotowania się na przyszłość, z dronami, autonomicznymi pojazdami, czujnikami i więcej torującymi drogę dla zrównoważonego rozwoju. Senthold Asseng, który napisał artykuł wraz z Frankiem Asche, opowiada Odwrotność że technologie te mogą rozwiązać wiele problemów, takich jak ciągniki tłoczące glebę i ograniczające przestrzeń dla powietrza i wody. Iowa State University odkrył, że to zagęszczenie może zmniejszyć wydajność tylko o 20 procent.

„Znaczny wzrost zrównoważonego rozwoju będzie wynikał z wymiany ciężkich maszyn na lekkie roboty i dronów pokonujących problem zagęszczenia gleby w nowoczesnym rolnictwie”, mówi Asseng. „Zrównoważony rozwój zostanie również zwiększony poprzez optymalizację nawozów i pestycydów dla każdej części pola i w okresach, w których są one potrzebne, dzięki czemu straty spowodowane spływem i wymywaniem zostaną zminimalizowane lub całkowicie wyeliminowane”

Pojawia się w czasach wielkiej troski o rolnictwo, ponieważ eksperci ostrzegają, że zmiany klimatyczne mogą skłonić niektóre państwa do radykalnego przemyślenia źródeł żywności, ponieważ uprawy zaczynają zawodzić. Bank Światowy ostrzegł, że do 2030 r. 100 milionów ludzi może zostać zepchniętych w skrajne ubóstwo, a niedobór żywności wysoko na liście obaw. Około miliarda ludzi na świecie głoduje, ponieważ 1,7 miliarda ludzi mierzy nadwagę z powodu wysokiego spożycia kalorii.

Zarys pary obejmuje roboty i drony, które zabierają się w pole, aby wykonać zadania i zebrać dane. Inne źródła, takie jak satelity i miniaturowe czujniki, mogą dostarczyć więcej informacji o bieżącym stanie pola. Informacje te są następnie przekazywane do algorytmów i modeli symulacyjnych w celu zrozumienia wszystkich rodzajów presji, takich jak prognozy pogody, zapotrzebowanie konsumentów, zmiany na rynku. Umożliwi to ekspertom podejmowanie decyzji o zwiększeniu produkcji, a nawet może pomóc decydentom na wyższych szczeblach, aby zapewnić ogólnokrajową stabilność żywności.

System może pomóc uniknąć zakłócenia ekosystemu. W artykule zauważono, że tysiące ryb ginie w Zatoce Meksykańskiej z powodu nadmiaru nawozów do rzeki Missisipi.

„Zmniejszenie strat nawozów azotowych zmniejszy emisję dwutlenku węgla”, mówi Asseng. „Reorganizacja użytkowania gruntów dzięki większej elastyczności dronów i robotów do małych obszarów będzie kolejnym plusem dla zrównoważonego rozwoju, umożliwiając organizowanie użytkowania gruntów w krajobrazie w celu zmniejszenia szkodników i presji na choroby. W sumie może to zmniejszyć zużycie energii, a tym samym dodatkowo zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. ”

Współczesny rolnik doradzał zespołom, jak najlepiej zarządzać tymi przyszłymi placówkami, ale zespoły stopniowo przechodzą do bardziej scentralizowanych ról, a naukowcy zajmujący się danymi i programiści odgrywają ważniejszą rolę.

Chociaż badania Asseng i Asche skupiały się głównie na produkcji roślinnej, inne badania pokazują, w jaki sposób zużycie energii może uczynić gospodarstwa bardziej zrównoważonymi. Międzynarodowe lotnisko w Cochin w Indiach wykorzystało ziemię pod panelami słonecznymi do uprawy 60 ton warzyw w ciągu roku. Pomysł znany jest jako „agrophotovoltaics”, a naukowcy z niemieckiego Uniwersytetu w Hohenheim stwierdzili, że może zwiększyć efektywność użytkowania ziemi o 60 procent. Wykorzystanie energii słonecznej do generowania elektryczności w gospodarstwie może przyczynić się do jeszcze większego postępu.

„Roboty w przyszłych gospodarstwach mogą być zasilane energią słoneczną lub dowolnym odnawialnym źródłem energii”, mówi Asseng. „Przynajmniej byłoby to pożądane, ale nie jest to wstępne żądanie systemu opisanego w tym dokumencie”.

Ponieważ planeta zmierza w kierunku najgorszego scenariusza zmian klimatycznych, bardziej zrównoważone podejście może być teraz potrzebne bardziej niż kiedykolwiek.

Przeczytaj wprowadzenie do tego dokumentu tutaj:

W obliczu globalnego wyzwania, jakim jest produkcja większej ilości żywności ze względu na wzrost populacji, konieczne jest radykalne przemyślenie, aby złagodzić ograniczenia narzucane przez stale malejące grunty orne i świeżą wodę w zmieniającym się klimacie. Ostatnio nastąpiły przełomy w poprawie możliwości i kosztów szeregu technologii istotnych dla systemów produkcji żywności.Przyzwyczailiśmy się już do koncepcji autonomicznych maszyn, takich jak ciągniki i kombajny, poruszających się w górę iw dół pola. Postęp technologiczny wyposażył roboty i drony w precyzyjne zadania i jednocześnie gromadzić duże ilości danych. Strumień, gęstość i rozdzielczość szerokiego zakresu danych z satelitów stale się poprawiają. Dzięki niedrogim bezprzewodowym technologiom mikro-czujników dane te mogą być przekazywane do stacji zdalnego sterowania, gdzie „duże dane” generowane w danym systemie produkcji żywności mogą być gromadzone i analizowane. Na przykład w konkretnym polu dane z rozdzielczością czasową sekund i rozdzielczością przestrzenną cm2 można zestawiać z różnych poziomów czaszy rośliny, z powierzchni gleby iz podłoża. Dane te można powiązać z istniejącymi systemami, modelami symulacyjnymi lub algorytmami uczenia maszynowego dla budowania modeli, aby zoptymalizować produkcję żywności i wykorzystanie zasobów. Ilości nawozu lub pestycydów dla upraw lub paszy dla zwierząt gospodarskich lub ryb można obliczyć w odniesieniu do zapotrzebowania, prognoz pogody i prognoz sezonowych, perspektyw rynkowych i wymagań konsumentów. Na żądanie, niedrogie porady dotyczące rozwiązywania problemów związanych z zarządzaniem substancjami odżywczymi oraz rozpoznawaniem i leczeniem chwastów, chorób i szkodników mogą być dostępne w Internecie, ponieważ wszystkie składniki będą podłączone do Internetu.