Podnebne spremembe: Roboti na kmetijah bi se lahko borili proti emisijam in več hrane

Na kmetiji prihodnosti prihaja robo-revolucija, ki bi lahko zmanjšala toplogredne pline in podprla rastoče svetovno prebivalstvo.

Raziskovalci na Univerzi na Floridi so v reviji objavili članek Znanstvena robotika V sredo pozivamo kmetijstvo, naj se pripravi na prihodnost, z brezpilotnimi zrakoplovi, avtonomnimi vozili, senzorji in bolj utira pot za trajnost. Senthold Asseng, ki je napisal dokument skupaj z Frankom Aschem, pove Inverse da bi te tehnologije lahko rešile številne težave, kot so traktorji, ki stiskajo zemljo in zmanjšujejo prostor za zrak in vodo. Univerza Iowa State je ugotovila, da lahko to zbijanje zmanjša pridelke za 20 odstotkov.

"Znatno povečanje trajnosti bo prišlo zaradi zamenjave težkih strojev z lahkimi roboti in z brezpilotnimi zrakoplovi, ki bodo premagali problem zbijanja tal v sodobnem kmetijstvu," pravi Asseng. "Trajnost se bo povečala tudi z optimizacijo gnojil in pesticidov za vsak del polja in v časih, kjer so potrebni, tako da se bodo izgube z odtokom in izpiranjem zmanjšale ali se popolnoma izognile."

Prihaja v času velike zaskrbljenosti za kmetijstvo, saj strokovnjaki opozarjajo, da bi lahko podnebne spremembe nekatere države spodbudile, da bi dramatično ponovno preučile svoje vire hrane, saj pridelki začnejo propadati. Svetovna banka je opozorila, da bi bilo mogoče do leta 2030 100 milijonov ljudi potisniti v skrajno revščino, pri čemer je pomanjkanje hrane visoko na seznamu skrbi. Približno milijarda ljudi na svetu je lačna, saj ima 1,7 milijarde ukrepov prekomerno telesno težo zaradi visoke porabe kalorij.

Oris parov vključuje robote in brezpilotne zrakoplove, ki se odpravijo na teren tako za dokončanje nalog kot za podatke o žetvi. Drugi viri, kot so sateliti in miniaturni senzorji, lahko zagotovijo več podrobnosti o trenutnem stanju polja. Te informacije se nato posredujejo algoritmom in simulacijskim modelom za razumevanje vseh vrst pritiskov, kot so vremenske napovedi, povpraševanje potrošnikov, tržni premiki. To bo strokovnjakom omogočilo, da sprejemajo odločitve za povečanje proizvodnje, in lahko celo pomagajo nosilcem odločanja na višjih ravneh, da zagotovijo nacionalno stabilnost hrane.

Sistem bi lahko pomagal preprečiti motnje v ekosistemu. V dokumentu je zapisano, da je v Mehiškem zalivu ubitih na tisoče rib zaradi prekomernega gnojila, ki se izliva v reko Mississippi.

"Zmanjšana izguba dušikovih gnojil bo zmanjšala emisije ogljika," pravi Asseng. „Reorganizacija rabe zemljišč, ki je omogočena s pomočjo veliko bolj fleksibilnih brezpilotnih letal in robotov, ki se bodo udeležili manjših območij, bo še en plus za trajnost, saj omogoča urejanje rabe tal v krajini za zmanjšanje pritiska škodljivcev in bolezni. Vse to bi lahko zmanjšalo porabo energije in s tem dodatno zmanjšalo emisije ogljika. “

Današnji kmet bi timom svetoval, kako najbolje upravljati te prihodnje oporišča, vendar bi ekipe postopoma prešle na bolj centralizirane vloge, pri čemer imajo znanstveniki in programerji pomembnejšo vlogo.

Čeprav so raziskave Assenga in Asche osredotočene predvsem na rastlinsko pridelavo, druge raziskave kažejo, kako bi lahko poraba energije naredila kmetije bolj trajnostne. Mednarodno letališče Cochin v Indiji je uporabilo zemljo pod svojimi sončnimi ploščami, da bi v enem letu pridelalo 60 ton zelenjave. Ideja je znana kot "agrophotovoltaiki", raziskovalci na nemški Univerzi v Hohenheimu pa so ugotovili, da bi lahko povečali učinkovitost rabe zemljišč za 60 odstotkov. Uporaba sončne energije za proizvodnjo električne energije na kmetiji bi lahko pripomogla k nadaljnjemu napredku.

»Roboti v prihodnjih kmetijah se lahko napajajo s sončnim ali katerim koli obnovljivim virom energije,« pravi Asseng. "Vsaj bi bilo to zaželeno, vendar to ni predhodna zahteva za sistem, ki smo ga opisali v tem dokumentu."

Ker se je planet premaknil proti najslabšemu scenariju za podnebne spremembe, bi lahko zdaj bolj kot kdajkoli potrebovali bolj trajnosten pristop.

Preberite uvodni prispevek:

V luči globalnega izziva proizvodnje več hrane zaradi rasti prebivalstva je potrebno radikalno premislek, da bi ublažili omejitve, ki jih povzroča nenehno zmanjševanje obdelovalnih površin in sladke vode v spreminjajočem se podnebju. V zadnjem času je prišlo do napredka pri izboljšanju zmogljivosti in stroškov za vrsto tehnologij, ki so pomembne za sisteme proizvodnje hrane.Že zdaj se navadimo na zamisel o avtonomnih strojih, kot so traktorji in kombajni, ki se premikajo navzgor in navzdol po polju. Tehnološki napredek je opremil robote in brezpilotne zrakoplove za opravljanje natančnih nalog in hkrati za zbiranje velike količine podatkov. Pretok, gostota in ločljivost širokega spektra podatkov iz satelitov se nenehno izboljšujejo. S poceni brezžičnimi tehnologijami mikro-senzorjev se lahko ti podatki prenesejo na oddaljene kontrolne postaje, kjer se lahko zbirajo in analizirajo »veliki podatki«, ki nastanejo v določenem sistemu proizvodnje hrane. Na primer, v določenem polju lahko podatke s časovno ločljivostjo sekund in prostorsko ločljivostjo cm2 primerjamo iz različnih ravni krošnje pridelka, od površine tal in od podtalja. Ti podatki se lahko povežejo z obstoječimi sistemi, simulacijskimi modeli ali algoritmi strojnega učenja za izgradnjo modela za optimizacijo proizvodnje hrane in rabe virov. Količine gnojil ali pesticidov za pridelke ali krmo za živino ali ribo se lahko izračunajo glede na zahteve, vremenske in sezonske napovedi, pričakovanja trga in zahteve potrošnikov. Na spletu so na voljo poceni nasveti za odpravljanje težav pri ravnanju s hranili in prepoznavanju ter zdravljenju plevelov, bolezni in škodljivcev, saj bodo vse komponente povezane z internetom.