مقابله فناوری با کمبود غذا در جهان

نظارت سنتی بر محصولات زراعی و مزرعه مستلزم نیروی کار، تجهیزات فیزیکی و صرف زمان زیاد ا‌ست اما اینترنت اشیا جایگزینی برای تغییر بازی ارائه می‌دهد. دستگاه‌های اینترنت اشیا، مجهز به حسگرهای متعدد، داده‌های بلادرنگ را ازطریق برنامه‌های تلفن‌همراه، دستگاه‌های اج (دستگاه نهایی) یا ابزارهای دیگر، جمع‌آوری کرده و انتقال می‌دهند. این حسگرها وظایف مختلفی مانند ردیابی دمای خاک، رطوبت، دام و گیاهان را انجام می‌دهند. اینترنت اشیاء همچنین نظارت از راه دور مزرعه را ساده می‌کند و راحتی را برای کشاورزان به‌ارمغان می‌آورد. علاوه‌براین، سیستم‌های آبیاری مبتنی‌بر اینترنت اشیاء، حسگرهایی را برای آبیاری خودکار محصولات، ازجمله حسگرهای تبخیر و تعرق، رطوبت خاک و بارندگی، یکپارچه می‌کنند. شرکت‌های دانش‌بنیان نوآور، فناوری اینترنت اشیا را با هواپیماهای بدون سرنشین، ربات‌ها و تصویربرداری رایانه‌ای ادغام می‌کنند. این‌امر دقت، چابکی و پاسخگویی کشاورزی را افزایش و درعین‌حال هشدارهای به‌موقع را برای مناطقی که نیاز به توجه دارند ارائه می‌دهد. کمبود نیروی کار مزرعه به‌ویژه در مقیاس‌های بزرگ، چالش قابل‌توجهی برای کشاورزان ایجاد می‌کند. برای رفع این مشکل، استارت‌آپ‌های کشاورزی درحال‌توسعه ربات‌هایی هستند که بتوانند کارهای مختلفی را انجام دهند ازجمله چیدن میوه، کاشت، نشاء، برداشت، بذرپاشی، سم‌پاشی و وجین. چنین ربات‌های کشاورزی، کارهای میدانی تکراری را خودکار می‌کنند. کشاورزان درحال‌استفاده از ماشین‌آلات کشاورزی هوشمند مانند تراکتورهای خودران و نیمه‌مستقل مجهز به فناوری هدایت خودکار برای ساده‌کردن برداشت و ناوبری هستند. ربات‌ها در سیستم‌های مدیریت خودکار دام، مدیریت وظایفی مانند توزین، جوجه‌کشی، شیردوشی و تغذیه کاربرد دارند. کشاورزان با ادغام ربات‌ها در کارهای خود، بهره‌وری کلی را افزایش و خطاهای انسانی را کاهش می‌دهند و درنهایت کارایی کشاورزی خود را بهبود می‌بخشند. ادغام هوش مصنوعی در کشاورزی، کشاورزان را با بینش‌های بلادرنگ، توانمند می‌کند و تصمیم‌گیری پیشگیرانه را ارتقا می‌دهد. هوش مصنوعی تجزیه‌وتحلیل پیش‌بینی کننده‌ای را برای پیش‌بینی آب‌وهوا، تخمین عملکرد محصول و روند قیمت‌گذاری ارائه می‌دهد و کشاورزان را به انتخاب مبتنی‌بر داده مجهز می‌کند. چت‌بات‌های مجهز به هوش مصنوعی، پیشنهادها و توصیه‌های مناسب به کشاورزان ارائه می‌دهند. الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، به‌طور خودکار ناهنجاری‌ها و بیماری‌ها را در گیاهان و دام‌ها تشخیص می‌دهند و درصورت‌لزوم، اقدامات اصلاحی سریع را فراهم می‌آورند. در زیست‌فناوری کشاورزی، الگوریتم‌های یادگیری ماشینی به انتخاب ژن مطلوب کمک می‌کنند. هوش مصنوعی همچنین درها را برای امتیازدهی اعتباری جایگزین باز می‌کند و دسترسی مالی به کشاورزان را که بانک‌های سنتی نادیده می‌گیرند، گسترش می‌دهد. استارت‌آپ‌های نوآور از هوش مصنوعی برای بهبود کیفیت برداشت استفاده می‌کنند. مثلاً فناوری سنجش کیفیت برداشت (HQV) کیفیت و کمیت میوه‌ها و سبزی‌ها را اسکن و ارزیابی می‌کند. وسایل‌نقلیه هوایی بی‌سرنشین (پهپادها) یا هواپیماهای بدون سرنشین داده‌های خام را جمع‌آوری می‌کنند که به بینش‌های ارزشمندی برای نظارت جامع مزرعه تبدیل می‌شود. پهپادهای مجهز به دوربین که تصویربرداری هوایی و بررسی میدان‌های وسیع را ساده می‌کنند به کشاورزان برای بهینه‌سازی کاربرد هدفمند کودها، آب، بذر و آفت‌کش‌ها یاری رسانده و درنتیجه کشاورزی دقیق را پیش می‌برند. قابلیت‌های هواپیماهای بدون سرنشین طیفی از تصاویر، از عکس‌های معمولی با نور مرئی گرفته تا تصاویر چند طیفی، پشتیبانی از تجزیه‌وتحلیل محصول، خاک و مزرعه را ثبت می‌کنند. علاوه‌براین، پهپادها وظایفی مانند ردیابی دام، زمین‌شناسی و نظارت بر چرا را ساده می‌کنند. درحالی‌که هواپیماهای بدون سرنشین به‌دلیل مزاحمت احتمالی پرندگان برای نظارت بر طیور مناسب نیستند، در نظارت بر دام و چرا و همچنین کشت محصولات بسیار مؤثرند. استارت‌آپ‌ها درحال‌بررسی فناوری پهپاد برای اندازه‌گیری سطوح کلروفیل، ارزیابی فشار علف‌های هرز و ارزیابی ترکیبات معدنی و شیمیایی خاک نیز هستند. پایداری در کشاورزی شامل اقدامات سازگاربامحیط‌زیست است که آسیب به محیط‌زیست را به‌حداقل می‌رساند یا از بین می‌برد. یک مثال بارز کشاورزی دقیق است که مستلزم مدیریت محصول و دام خاص سایت است. این‌رویکرد کشاورزان را قادر می‌سازد تا مقادیر دقیقی از نهاده‌ها مانند آب، آفت‌کش‌ها و کودها را اعمال و کیفیت عملکرد و بهره‌وری را بهینه کنند. مزارع ازنظر خواص خاک، قرارگرفتن درمعرض نور خورشید و شیب با هم متفاوت هستند و ازاین‌رو درمان یکنواخت برای مزارع، ناکارآمد و بیهوده است. برای مقابله با این چالش، استارت‌آپ‌های حوزه فناوری‌های کشاورزی درحال‌توسعه راه‌حل‌های کشاورزی دقیق هستند تا ضمن بهینه‌سازی برنامه‌های ورودی، سودآوری را افزایش دهند. عملکرد محصول اغلب به‌دلیل آفات و بیماری‌های گیاهی آسیب می‌بیند. اگرچه مواد شیمیایی کشاورزی یک درمان رایج بوده‌اند، اما با اهداف پایداری همخوانی ندارند. درعوض، زیست‌فناوری راهی برای افزایش کیفیت محصول و دام ارائه می‌دهد. روش‌های علمی مانند اصلاح نباتات، هیبریداسیون، مهندسی ژنتیک و کشت بافت، امکان شناسایی صفات مطلوب در گیاهان را فراهم می‌کند. فناوری ویرایش ژنوم اصلاح دقیق و سریع صفت را ارائه می‌دهد. استفاده از راه‌حل‌های جدید بیوتکنولوژی منجر به تولید گیاهان تراریخته می‌شود که تحمل بیماری، مقاومت به خشکی، انعطاف‌پذیری آفات و ظرفیت عملکرد بالا را دارند که موجب سودآوری مزرعه می‌شوند. شرکت‌های نوظهور همچنین از روش‌های کشاورزی-‌بیوتکنولوژی برای ارائه راه‌حل‌های سازگاربامحیط‌زیست مانند آفت‌کش‌های زیستی، علف کش‌های زیستی، کودهای زیستی و پلاستیک‌های زیستی استفاده می‌کنند. آن‌ها به مسائل سمی‌بودن خاک پرداخته و درعین‌حال اثرات زیست‌محیطی را به‌حداقل می‌رسانند. معیارهایی که شامل سطح محصول، تولید، استفاده از زمین، آبیاری، قیمت‌گذاری کشاورزی، پیش‌بینی آب‌وهوا و سلامت محصول می‌شود، اطلاعات حیاتی برای فصول کشاورزی آینده هستند. داده‌های بزرگ و ابزارهای تحلیلی داده‌های مربوط به رویدادهای آب‌وهوایی، ماشین‌آلات کشاورزی، چرخه آب، کیفیت و کمیت محصول را برای استخراج اطلاعات مربوط به عملیات مزرعه تجزیه‌وتحلیل می‌کنند. این‌رویکرد مبتنی‌بر داده به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا الگوها و همبستگی‌های پنهان را کشف کنند. اکنون شرکت‌ها با ارائه راه‌حل‌های تجزیه‌وتحلیل مزرعه به کشاورزان کمک می‌کنند از داده‌های مزرعه به‌طور مؤثرتری استفاده کنند. به‌عنوان‌مثال، تجزیه‌وتحلیل مزرعه بینش‌هایی را درمورد سطوح مواد مغذی خاک، اسیدی یا قلیایی بودن و نیازهای کود فراهم و تصمیم‌گیری مبتنی‌بر داده را امکان‌پذیر می‌کند. الگوهای آب‌وهوایی غیرقابل‌پیش‌بینی و شدید اغلب رویکردهای کشاورزی سنتی را مختل می‌کند. درعین‌حال، کشت محصولات زراعی در مناطق شهری پرجمعیت، بیابان‌های خشک یا محیط‌های چالش‌برانگیز موانع بزرگی را ایجاد می‌کند. کشاورزی محیط کنترل‌شده به‌عنوان راه‌حلی برای این چالش‌ها ظاهر می‌شود. این‌شیوه کشاورزی که گیاهان را در شرایط دقیق کنترل‌شده شامل نور، دما، رطوبت و سطوح مواد مغذی قرار می‌دهد، شامل محیط‌های مختلف رشد مانند کشاورزی داخلی، کشاورزی عمودی و گلخانه‌ها می‌شود. علاوه‌براین، روش‌های پیشرفته مانند هیدروپونیک و آئروپونیک، شامل کشت گیاهان بدون خاک در محلول‌های غنی از مواد مغذی یا غبار، درحال‌افزایش است. روش آکواپونیک که در آن گیاهان و ماهی‌ها باهم زندگی می‌کنند، ماهی‌ها مواد مغذی را برای گیاهان تأمین و گیاهان نیز آب را برای ماهی‌ها تصفیه می‌کنند. روش‌های CEA خطرات آفات و بیماری‌ها را کاهش داده، عملکرد را افزایش می‌دهند و شیوه‌های کشاورزی پایدار را ایجاد می‌کنند. شیوه‌های کشاورزی سنتی در طولانی‌مدت، اغلب منجر به فرسایش و متراکم شدن خاک می‌شود. شخم مداوم، خاک‌ورزی و چرای بی‌رویه باعث می‌شود که خاک در فاصله بین فصول زراعی زمان کافی برای احیای مجدد نداشته باشد. درمقابل، کشاورزی احیاکننده کمترین اختلال را در خاک ایجاد می‌کند و درعین‌حال بر افزایش تنوع‌زیستی و جوان‌سازی خاک سطحی تأکید دارد. این‌رویکرد شامل روش‌های مختلفی ازجمله کشت بدون خاک‌ورزی، کاهش خاک‌ورزی، تناوب زراعی و ... است. به‌عنوان‌مثال کشت محصولات پوششی درطول دوره آیش با محافظت از خاک به بازیابی حاصلخیزی خاک کمک می‌کند. کشاورزی احیاکننده باعث جذب کربن در مزارع می‌شود، پدیده‌ای که به کاهش انتشار کربن در جو و کاهش تأثیر بر تغییرات آب‌وهوا کمک می‌کند. کشاورزی هوشمند به‌شدت به فناوری‌های ارتباطی مانند ۵G، LPWAN، پهنای باند روستایی و ارتباطات ماهواره‌ای متکی‌ست. به‌ویژه ۵G، نقشی اساسی در ادغام دستگاه‌های اینترنت اشیا، ربات‌ها و حسگرها ایفا و ارتباطات پرسرعت را برای دارایی‌های مستقر در محل تسهیل می‌کند. این به کشاورزان اجازه می‌دهد داده‌های بلادرنگ را با دقت بیشتری رصد کنند و درصورت‌لزوم اقدام فوری را به‌انجام برسانند. اینترنت پرسرعت ازطریق کابل‌های فیبرنوری، تبادل بی‌درنگ داده‌های میدانی را افزایش می‌دهد که یک جزء حیاتی برای دقت در کارهای کشاورزی‌ست. این فناوری‌های اتصال، پایه و اساسی را برای اینترنت اشیا و سایر فناوری‌های هوشمند فراهم می‌آورند تا مزارع هوشمند و به‌هم‌پیوسته را به‌صورت مشترک ایجاد کنند.