Достижение эффективности, прибыльности и безопасности в автономном земледелии

Автономная ферма — больше реальность, чем вымысел, и эволюционировала и ускорила значительные прогрессы в технологиях.

В 1962 году голландский фермер Корнелис Силинг изобрел первый автономный трактор — Agri-bot. Agri-bot был грубым, но эффективным изобретением, позволяющим вспахивать поле в обоих направлениях без необходимости разворачиваться. Это был первый в мире полностью автоматический автономный вспахивающий трактор — использующий опорное колесо в борозде для навигации. У Корнелиса не было бортового компьютера или IoT (интернет вещей) датчиков для указания его позиции в конце ряда. Он не выполнял аналитику глубины вспашки или уплотнения почвы. Тестирование, анализ и инновации были все очень механическими и делались через физическое наблюдение. В 1962 году фермеру пришлось пачкать руки землей, урожаем и машинами, на которых мы полагались, чтобы привозить продукты на рынок. Пока Agri-bot был первой такой инновацией своего рода, он служил больше катализатором трансформации ферм в сельскохозяйственные лаборатории и заложил сцену для того, на что мы ссылаемся как автономная ферма. Ниже мы обсудим некоторые вызовы, с которыми мы сталкиваемся как общество, способы, которыми сельское хозяйство продолжает трансформироваться через экспериментацию и инновации для встречи этих вызовов, влияние такой инновации на человечество и технологические возможности, существующие для обеспечения более автономного земледелия.

Текущие оценки указывают, что около 800 миллионов людей продолжают жить в голоде. К 2050 году население мира будет почти 10 миллиардов человек. Сельскохозяйственная отрасль должна будет произвести на 70% больше пищи на убывающей agríкультурно-прибыльной земельной массе, по мере того как центры населения распространяются в сельские, сельскохозяйственные земли. Усложняя дело, фермеры сегодня могут тратить до 40% своего времени на ремонт и подготовку оборудования. Стареющее население фермеров, растущая урбанизация, убывающий интерес к фермерской жизни также увеличивают требования к фермерам и семьям работать дольше. В Канаде, например, оценивается, что к 2030 году будет кризис фермерского труда в 123 000 рабочих мест частично из-за 25% фермеров в возрасте 65 лет или старше к 2025 году. Чтобы встретить этот геркулесовый вызов, критично соединить коллективные предпринимательские духи фермеров, партнеров и исследователей — включенных технологией, направленных истинными оппортунистическими императивами, которые принесут век Agriculture 4.0 (Ag 4.0).

Ag 4.0 в своем ядре — это обмен данными вещами (оборудование, датчики, коммуникационные сети) для улучшения способности этих вещей доставлять эффективность через связь и коллаборацию. Ag 4.0 предлагает возможность снизить затраты, улучшить эффективность, значительно сократить отходы и доставлять высококачественные, безопасные и здоровые продукты с фермы на вилку (стол.) Создание, сбор и использование этих данных могут предоставить фермеру инсайты и возможности для огромной инновации и автоматизации. Использование искусственного интеллекта, архитектур для реального времени приема и обработки данных и IoT стандартов позволяют устройство-к-устройству коммуникации, повлияли на быструю эволюцию и автоматизацию в сельском хозяйстве. Сегодня фермы быстро превращаются в передовые сельскохозяйственные лаборатории, и новые технологии, требующие мало человеческого вмешательства, приходят в вид, которые помогут дальше адресовать эти вызовы.

Ag 4.0 требует, чтобы вещи были Автономными, Подключенными и Координированными. Автономное оборудование имеет способность действовать независимо в отношении другого оборудования, людей, животных, культур и других объектов, конкурирующих с первичной рабочей целью этого оборудования. Автономное оборудование богато датчиками и камерами, все предоставляющие обратную связь платформе искусственного интеллекта (ИИ) на оборудовании или на IoT краю. Необходимо непременно оптимизировать сложности этих алгоритмов глубокого обучения и поддерживать бортовой/на-сенсорные резервные системы для доставки оптимизированных результатов и обеспечения сети безопасности для непредвиденных событий: человек на пути оборудования, отказ другого куска оборудования на поле или внезапный шторм, который может заставить оборудование приостановить деятельность.

В подключенных платформах оборудование будет использовать бортовые датчики для внешней коммуникации и эксплуатации возможностей edge-computing (внешних датчиков). Такие edge-устройства будут непрерывно анализировать окружающие свойства (например, воздух, почву, воду, локацию) и предоставлять этот анализ модели ИИ оборудования для обеспечения того, что оборудование остается (например) в пределах идентифицированных границ собственности. Также датчики не должны быть изолированы на поле. Фермер может носить одежду со встроенными датчиками, предоставляющую их точную локацию и относительную позицию ко всему оборудованию для обеспечения их безопасности. Домашние питомцы и скот могут носить датчики по той же причине. Тогда как автономное оборудование не «увидит» человека до того, как возможно слишком поздно, подключенное транспортное средство «поймет», где находится любое датчико-носимое оборудование или человек независимо от того, где работает оборудование.

Наконец, истинный скачок к автоматизированной ферме будет средой, где оборудование координирует свою деятельность с другим оборудованием. Как только подключено, последнее известное местоположение куска оборудования будет важно, если оно станет деактивированным, отправляя алерт фермеру в то время как одновременно само-запрашивая диспетчеризацию заменяющего транспортного средства и заказ-наряд на ремонт к вендору. Как только оборудование подключено, цунами доступных данных потребует платформу, которая может управлять им, синтезируя его и будучи способной затем рассказать историю через аналитику фермерам, инвесторам, партнерам и к самому оборудованию. Представьте датчики погоды, предоставляющие обратную связь оборудованию, где вероятность грозы будет влиять только на часть фермы, приостанавливая операции в том поле, в то время как позволяя оборудованию в другом месте продолжать.

Истинная связность произойдет, когда и автономное и подключенное оборудование будут работать в целостном режиме. Не только оборудование будет знать, где оно есть и сможет само-диагностировать и понимать, где оно в отношении других кусков как автономного, так и подключенного на ферме, но у него будет доступ к другим кускам релевантной информации. Когда орошение ожидается быть включенным, чтобы позволить себе выйти из области до орошения, взять информацию от ИИ систем, которые могут сказать, где нужно дополнительное орошение, или дополнительное вспашка требуется для контроля сорняков и вредителей. Фермерство также станет 24×7 операцией в вегетационный сезон. Дневной свет и усталость больше не становятся ингибиторами работы.

Автономная ферма — больше реальность, чем вымысел, и эволюционировала и ускорила значительные прогрессы в технологиях с тех пор, как Корнелис. Компании вроде John Deere разработали и уточнили автономное сельскохозяйственное оборудование, варьирующее от спутниково-направляемых и дирижируемых машин до более полностью автономного оборудования, способного делать реальные-временные автоматические корректировки на основе встроенных датчиков воздуха, почвы и влаги. По мере того как автономное развитие Ag 4.0 зреет, инновации дадут новую эволюцию к Ag 5.0, где результаты будут сфокусированы на подключенных и координированных платформах. Ферма быстро становится «приложением». Эта эволюция будет дорожной картой, выравнивающей глобальные потребности потребителей в еде к потребностям фермеров в эффективности, прибыльности, здоровье и безопасности.