کشاورزی هوشمند که از آن به عنوان سومین انقلاب سبز نیز یاد میشود، میتواند تحول عظیمی در صنعت کشاورزی ایجاد و سبب تولید محصولاتی با کیفیت و کمیت بیشتر شود.
به گفته سازمان غذا و دارو (فائو) جمعیت زمین تا سال 2050 به 9.6 میلیارد نفر خواهد رسید و صنعت کشاورزی به گونهای که امروزه فعالیت میکند، برای تامین غذا این جمعیت به مشکل برخواهد خورد. با وجود مشکلاتی مثل کمبود زمینهای قابل کشت، افزایش نیاز به آب شیرین (70 درصد آب شیرین دنیا در زمینهای کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرد) و دیگر فاکتورهایی که قابل پیش بینی نیستند مانند تاثیرات تغییرات اقلیمی که میتواند چرخه زندگی بسیاری از گیاهان و جانوران را تحت تاثیر قرار دهد، تولید غذا باید تا سال 2050 به اندازه 70 درصد نسبت به امروز افزایش پیدا کند تا غذا کافی برای جمعیت 9 میلیاردی زمین وجود داشته باشد.
یکی از راههایی که با به کارگیری آنها میتوانیم کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی را افزایش دهیم، استفاده از فناوریهای جدید و به روز است. به این ترتیب میتوانیم زمینهای کشاورزی را هوشمند کنیم و از طریق «کشاورزی دقیق» یا «کشاورزی هوشمند» زمینهای کشاورزی را به یکدیگر متصل کرده و از اطلاعات و دادههای دریافتی به منظور بهبود محصولات و زمینها استفاده کنیم. در این مطلب به معرفی مفهوم کشاورزی دقیق و همچنین مزایای کشاورزی هوشمند خواهیم پرداخت.
آنچه در این مقاله میخوانید:
- کشاورزی هوشمند چیست؟
- کشاورزی هوشمند و اینترنت اشیا
- کشاورزی دقیق
- دامداری دقیق
- کاربرد پهپاد در کشاورزی
- مشکلات و موانع پیش روی کشاورزی هوشمند
- کشاورزی هوشمند و سومین انقلاب سبز
کشاورزی هوشمند چیست؟
کشاورزی هوشمند که از آن به عنوان سومین انقلاب سبز نیز یاد میشود، یک مفهوم نوپا است که به مجموعه روشهای مدیریت زمینهای کشاورزی با استفاده از فناوریهای ارتباطی و اطلاعاتی مدرن به منظور افزایش کیفیت و کمیت محصولات اطلاق میشود. تکنولوژیها و تجهیزات کشاورزی هوشمند که کشاورزان امروزه میتوانند از آنها استفاده کنند شامل موارد زیر است:
- سنسورها: مانند سنسور آب، خاک، نور، رطوبت و مدیریت دما
- نرم افزار: نرم افزارهای تخصصی که با کمک پلتفرمهای اینترنت اشیا فعالیت میکنند
- اتصالات: اتصال همراه، شبکه لورا و …
- موقعیت یابی: جی پی اس، ماهواره و …
- رباتها: تراکتورهای خودران، تاسیسات پردازش محصول، پهپادها و …
- آنالیز اطلاعات: شیوههای تجزیه و تحلیل داده و جمع آوری اطلاعات برای تصمیم گیری نهایی در ارتباط با محصولات
کشاورزان با استفاده از این ابزار میتوانند به اطلاعات بسیار زیادی در ارتباط با محصولات و زمین کشاورزی خود دسترسی داشته باشند. آنها میتوانند بدون نیاز به مراجعه به زمین از راه دور وضعیت آن را زیر نظر داشته باشند و بر اساس اطلاعات دریافتی تصمیمات استراتژیک اتخاذ کنند. به طور کلی پایه و اساس کشاورزی هوشمند بر اینترنت اشیا استوار است. با اتصال ماشینهای هوشمند و سنسورهای مختلف است که میتوانیم کشاورزی را داده محور و به طور علمی انجام دهیم.
کشاورزی هوشمند و اینترنت اشیا
اینترنت اشیا از اطلاعاتی که میتوانیم با استفاده از اینترنت از اشیا مختلف دریافت کنیم تشکیل شده است. به منظور بهبود فرایند زراعت، دستگاههای متصل به اینترنت اشیا باید به طور مداوم اطلاعات را جمع آوری و پردازش کنند تا کشاورزان با استفاده از این دادهها بتوانند در صورت وجود یک مشکل به سرعت بتوانند واکنش نشان داده و آن را برطرف کنند. یک سنسور اطلاعاتی مربوط به محصولات، دام و طیور، خاک و اتمسفر را دریافت کرده و سپس آنها را به یک پلتفرم ابری اینترنت اشیا ارسال میکند. این پلتفرم این دادهها را بررسی و هرگونه تغییر و تحول غیر عادی را تشخیص میدهد. در صورتی که مشکلی شناسایی شد، کاربر میتواند در صورت نیاز وارد عمل شده و مشکل را برطرف کند.
بسیاری بر این باورند که با استفاده از اینترنت اشیا میتوانیم تمامی قسمتهای یک زمین کشاورزی را به اندازه قابل توجهی بهبود ببخشیم. اما اینترنت اشیا علاوه بر اتوماسیون کردن کشاورزی به طور دقیقتر میتواند در دو موضوع اصلی تاثیر بسیار زیادی داشته باشد؛ کشاورزی دقیق و دامداری دقیق.
کشاورزی دقیق
کشاورزی دقیق یک مفهوم فرعی در اینترنت اشیا است که میتواند کشاورزی را دقیقتر و با کنترل بیشتری همراه کند. به زبان سادهتر در این مفهوم ماشینها و سنسورهای هوشمند نیازهای گیاهان و حیوانات یک مزرعه را به شکل جداگانه تشخیص میدهند. تفاوت عمدهای که این روش نسبت به روش سنتی کشاورزی دارد این است که کشاورزان میتوانند برای هر متر مربع از زمین خود یا حتی هر حیوان و محصول تصمیمات جداگانه و مختلف بگیرند. در حالی که در کشاورزی سنتی چنین امکانی وجود ندارد و تصمیمات برای کل مزرعه گرفته میشود.
دامداری دقیق
مانند کشاورزی دقیق، تکنیکهای کشاورزی هوشمند به دامداران نیز این امکان را میدهد تا به نیازهای هر حیوان مختلف آگاهی پیدا کنند و تغذیه آنها را بر اساس همان نیازها مشخص کنند. یا مثلا اگر علائم بیماری در یک حیوان مشاهده شد، آن را از بقیه حیوانات جدا و مورد درمان قرار دهند در نتیجه از شیوع بیماری میان آنها جلوگیری کرده و سلامت گله را بهبود دهند.
کشاورزان با استفاده از مفهومی به نام دامداری دقیق (Precision Livestock Farming) از طریق سنسورهایی میتوانند اختلالات در سلامت یا تولید مثل یک حیوان را بسیار زودتر تشخیص دهند. این سنسورها با جمع آوری اطلاعاتی مثل دمای بدن، فعالیت و تحرک حیوان، مقاومت بافتها و موقعیت مکانی در صورتی که فرضا یک گاو آماده تولید مثل بود، از طریق پیام کوتاه مزرعه دار را مطلع میکنند.
کاربرد پهپاد در کشاورزی
پهپادهای کشاورزی تحول زیادی در نحوه کشت زمین توسط کشاورزان ایجاد کردهاند. این پهپادها با فناوریهایی مانند نقشه برداری سه بعدی، میتوانند پیش از کاشت محصول اطلاعات بسیار مهمی مثل جغرافیای زمین و وضعیت خاک را در اختیار کشاورز قرار دهند تا او بتواند الگوهای کاشت دانه و ترتیب بندی زمین را بهتر مشخص کند. پس از رشد محصولات همان پهپادها میتوانند دادههای دیگر مانند سطح نیتروژن موجود در محصول و همچنین اطلاعات مربوط به آبیاری آن را جمع آوری کنند.
دانشگاه ام آی تی به تازگی مقالهای در ارتباط با این موضوع منتشر کرده و در آن با استفاده از پهپاد یک شیوه کاشت محصول جدیدی را معرفی کرده که میتواند هزینه کاشت را به اندازه 85 درصد کاهش دهد. در این سیستم یک مکانیزم پرتاب بر بروی پهپاد نصب میشود که دانهها را درست در عمق مناسب و از پیش تعیین شده وارد زمین میکند.
همچنین پهپادها در بحث آبیاری نیز میتوانند کمک قابل توجهی به کشاورزان کنند. پهپادهایی که قابلیت تصویربرداری چند طیفی، فراطیفی و حرارتی را دارند میتوانند طول و عرض زمین را به منظور جمع آوری دادههای مربوط به رطوبت محصولات گشت بزنند و هر زمان که به یک بخش بیش از حد خشک زمین رسیدند، کشاورز را مطلع کنند.
علاوه بر این از پهپادها میتوان در زمینههای دیگری مانند سم پاشی هم استفاده کرد تا این کار با استفاده از لیزرها و فناوری فراصوت با دقت و سرعت بسیار بیشتری انجام شود. از دیگر کاربرد پهپاد در کشاورزی تشخیص اختلاف دقیقه میان بازتاب نور سبز و نور فرو سرخی است که از محصولات ساطع میشود. به این ترتیب میتوان تصاویر چند طیفی ایجاد و محصولاتی که دچار آفت شدهاند را شناسایی کرد. همچنین با کمک دوربینهای یک پهپاد میتوان دامها را زیر نظر داشت و حیوانات بیمار و آسیب دیده را پیدا کرد. در ادامه و پس از درمان حیوانات میتوانیم دوران نقاهت آنها را نیز با کمک همان پهپاد و اطلاعات ارزشمندی که برایمان ارسال میکند تحت نظر قرار دهیم.
مشکلات و موانع پیش روی کشاورزی هوشمند
کشاورزی هوشمند با وجود اینکه میتواند کمک زیادی به بشر کند و هر روزه نیز توجه افراد بیشتری را به خود جذب میکند، هنوز باید موانع زیادی را از پیش رو بردارد تا همه گیر شود. یکی از این مشکلات این است که بخش کشاورزی به طور کل سرمایه بسیار کمی را جذب میکند؛ در نتیجه با وجود مزایای کشاورزی هوشمند به سختی میتوان منابع مالی لازم برای استفاده و به کارگیری فناوریهای جدید و خلاقانه را به این صنعت تزریق کرد.
مشکل بعدی مسئله ظواهر است. تصور عمومی این است که کشاورزی کار جالب و جذابی به شمار نمیآید زیرا کشت و زرع، حرفهای است که متعلق به زمانهای گذشته و پدربزرگها است. مسئله دیگر بحث اینترنت اشیا و کمپانیهای بزرگ کشاورزی مانند جان دیر و مونسانتو است. برای مثال سوالی که اغلب مطرح میشود این است که مالکیت اطلاعاتی که در یک زمین کشاورزی با استفاده از فناوریهای روز به دست میآید متعلق به شرکتهای بزرگ است یا خود کشاورز؟ و اگر این کمپانیهای بزرگ هستند که حق مالکیت این دادهها را در اختیار دارند به طور دقیق چه استفادهای از آنها میکنند؟ یکی از سو استفادههای احتمالی چنین اطلاعاتی تبعیض قیمتی است. با استفاده از دادههای مربوط به آب و خاک یک زمین، آنها میتوانند یک سرویس یا محصول را با قیمتهای مختلفی به کشاورزان بفروشند.
مشکل دیگری که میتواند سرعت استفاده از اینترنت اشیا در کشاورزی را کاهش دهد بحث برقراری ارتباط با کشاورزان است که در بیشتر مواقع به درستی با فناوریهای این چنینی آشنا نیستند. آنها بر سر یک دوراهی گیر میکنند. آیا همچنان از روشهای قدیمی و مطمئن کشاورزی که ممکن است در انتها سودآور باشند استفاده کنند یا به فناوریهای جدید رو بیاورند که با وجود اینکه یادگیری آنها وقت گیر و مشکل است، بازدهی بیشتر و بهتری دارند؟
به عقیده کارشناسان زبان اینترنت اشیا باید به اندازه زیادی تغییر کند تا افرادی که تخصصی در این زمینه ندارند هم بتوانند از این فناوری استفاده کنند.
کشاورزی هوشمند و سومین انقلاب سبز
کشاورزی هوشمند و اینترنت اشیا به آهستگی مشغول کاشت دانههایی هستند که در آینده به سومین انقلاب سبز ختم خواهد شد. پس از اصلاح نباتات و پیشرفتهایی که در حوزه ژنتیک گیاهان حاصل شده، اکنون نوبت انقلابی دیگر است که به طور اساسی کشاورزی را متحول کند. سومین انقلاب سبز بوسیله فناوریهای داده محور، پهپادها، اینترنت اشیا، تجهیزات کشاورزی هوشمند، رباتها و … رقم خواهد خورد. آیندهای که توسط کشاورزی هوشمند برایمان ترسیم میکند آیندهای است که در آن در عین حال که کیفیت و کمیت محصولات افزایش پیدا میکند استفاده از آفتکشها و کودها نیز با کاهش مواجه میشود.
با کمک اینترنت اشیا میتوانیم از هدر رفت و اسراف غذا بهتر جلوگیری کنیم تا امنیت غذایی در سرتاسر جهان بهبود پیدا کند. علاوه بر این با استفاده بهینه از آب و منابع مختلف شاهد اثرات مثبت در زمینه محیط زیست نیز خواهیم بود. به همین دلیل است که از دید بسیاری از کارشناسان کشاورزی هوشمند به دلیل استفاده راهکارهای دقیق و بهینه، میتواند سبب افزایش تولید و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی شود. زمینهای کشاورزی جدید از این طریق میتوانند به آرزوی دیرینه بشر که تغذیه تمام انسانهای روی زمین است رنگ واقعیت ببخشند. جمعیتی که تا 30 سال آینده تقریبا به 10 میلیارد نفر خواهد رسید.