Kepintaran Buatan Pertanian: Kerana Dunia Lapar Di Luar Sana

Dijangkakan menjelang 2050, populasi Bumi akan meningkat kepada 10 bilion orang atau lebih. Walaupun ada kemungkinan bahawa beberapa tanah baru yang terhad boleh dibawa ke bawah penanaman, jelas bahawa petani di dunia perlu menghasilkan lebih banyak makanan dengan hanya sedikit peningkatan tanah yang boleh diusahakan. Kecerdasan Buatan (AI) akan menjadi alat petani dalam mencapai matlamat ini.  

Seperti yang diterangkan dalam artikel yang diterbitkan oleh Universiti Florida[1], petani kini boleh mengumpul dan menganalisis sejumlah besar data tentang tanaman mereka. Ini termasuk corak cuaca, kesihatan tanah dan pertumbuhan tumbuhan. Melalui penggunaan AI, petani moden boleh memperbaiki kaedah mereka, membolehkan mereka meningkatkan hasil tanaman mereka, mengurangkan pembaziran dan akhirnya meningkatkan keuntungan.  

Peranan Penting AI dalam Pertanian Moden

Semasa kita menghadapi cabaran yang mencabar untuk memberi makan kepada populasi global yang semakin meningkat, peranan AI dalam pertanian menjadi semakin penting. Menurut pakar dari Universiti Florida:

“Dengan bantuan AI untuk mengoptimumkan amalan pertanian, petani boleh meningkatkan hasil tanaman mereka, mengurangkan pembaziran dan meningkatkan keuntungan. Data yang tepat dan tepat pada masanya boleh membuat perbezaan antara kitaran tanaman yang berjaya atau tidak berjaya, menjadikannya penting bagi petani untuk memanfaatkan teknologi dan data untuk kelebihan mereka.” 

Wawasan ini menyerlahkan peranan penting AI dalam meningkatkan produktiviti dan kemampanan pertanian, penting untuk memenuhi permintaan makanan penduduk yang semakin meningkat dengan tanah pertanian yang terhad.

Cabaran kritikal yang dihadapi oleh petani ialah kemampanan. Forbes[2] melaporkan bahawa sepenuhnya "sebelas peratus pelepasan global datang dari pertanian dan hampir 40% makanan yang dihasilkan di AS akhirnya dibazirkan. Kami juga mengetahui bahawa hanya dua pertiga daripada antibiotik yang digunakan hari ini digunakan untuk merawat ternakan yang akhirnya bertujuan untuk memberi makan kepada orang ramai dan bukan untuk merawat orang dan penyakit mereka secara langsung. Ini adalah punca langsung rintangan antibiotik yang kini muncul sebagai faktor utama dalam penjagaan kesihatan. AI pertanian boleh pergi jauh ke arah mengurangkan isu ini dan banyak lagi.  

Kepintaran buatan pertanian ialah bidang yang berkembang pesat, dengan pengumuman baharu yang ketara hampir setiap hari. Mari kita lihat beberapa keluasan AI yang juga terpakai secara khusus untuk AI pertanian dan juga pada beberapa perkara yang kini tersedia untuk petani masa kini.  

mesin Pembelajaran  

Pembelajaran mesin ialah bahagian penting AI, termasuk AI pertanian. Artikel oleh MIT[3] memetik perintis AI Arthur Samuel, mendefinisikan pembelajaran mesin sebagai "bidang pengajian yang memberi komputer keupayaan untuk belajar tanpa diprogramkan secara eksplisit."   

Pengaturcaraan komputer tradisional memerlukan mencipta arahan lengkap untuk diikuti oleh komputer berdasarkan input yang ditakrifkan dengan jelas untuk menyelesaikan tugas. Pembelajaran mesin, sebaliknya, melibatkan membenarkan komputer memprogram sendiri.  

Langkah pertama ialah mengumpulkan sejumlah besar data yang berkaitan dengan keperluan. Secara umum, input mungkin statistik pembaikan, data penderia atau laporan pembaikan. Langkah seterusnya ialah mengkaji hubungan sebab-akibat yang diperhatikan antara elemen data dalam susunan gabungan yang memeningkan. Pembelajaran mesin kemudiannya menggabungkan kepingan-kepingan itu, dan berdasarkan corak yang diperhatikan, ia boleh meramalkan hubungan masa depan dengan tahap kebolehpercayaan yang tinggi.  

Salah satu perkara yang boleh dilakukan oleh pembelajaran mesin ialah membezakan rumpai kecil daripada tumbuhan kecil.  

Memusnahkan Rumpai dengan Laser Terkawal AI  

LASERWEEDER menjelajahi tanah petani dan menggunakan AI untuk menentukan setiap entiti yang ditemuinya - tumbuhan tanaman baru atau rumpai. Mesin itu, yang digambarkan sebagai pusat data mudah alih, boleh menentukan perbezaan antara 40 tanaman dan 80 jenis rumpai. Jika rumpai dikesan, laser "pembunuh" memusnahkan rumpai dalam milisaat.   

Seperti yang diterangkan dalam video daripada Robotik Karbon [4], peranti berasaskan AI ini boleh menghilangkan kepenatan daripada kerja ladang. NBC menggambarkannya sebagai "robot pembunuh dengan otak AI", tetapi mangsanya bukan pejuang musuh; sebaliknya, sasarannya ialah  – rumpai!    

LASERWEEDER video 2 min 3 saat  

Peranti itu, berharga $1.2 juta, boleh bekerja 24 jam sehari dan boleh menggantikan 30 pekerja ladang yang semakin sukar dicari dan diupah. Dalam beberapa cara, ia boleh mengatasi pekerja manusia kerana ia mendapati "rumpai" tidak matang yang terlalu kecil untuk ditangani oleh pekerja.  

Oleh kerana LASERWEEDER memusnahkan rumpai dengan laser dan bukan dengan racun perosak, ia adalah pilihan semula jadi untuk petani organik. Ia juga melaporkan bahawa data yang diperoleh daripada proses pembunuhan rumpai akan menjadi tidak ternilai kepada petani, memberikan mereka cerapan dunia sebenar yang akan membolehkan mereka menghasilkan lebih banyak makanan secara ekonomi.  

Butiran Teknikal

LASERWEEDER, cetusan idea Carbon Robotics, sedang mentakrifkan semula kawalan rumpai dalam pertanian. Inilah keajaiban teknologi di sebaliknya:

  1. Penglihatan dan Ketepatan Berteknologi Tinggi: LaserWeeder menggunakan 42 kamera resolusi tinggi digabungkan dengan pengkomputeran terkini untuk membezakan antara tanaman dan rumpai dalam masa nyata. Ini bukan sekadar kamera merakam gambar; ia adalah sistem AI yang canggih dengan model penglihatan komputer berasaskan pembelajaran mendalam yang boleh membezakan rumpai daripada tanaman dengan ketepatan sub-milimeter.

  2. Kuasa Laser: Berbekalkan laser CO30 150x 2W, LaserWeeder bersedia untuk menembak setiap 50 milisaat. Bayangkan ketepatan dan kelajuan - ia seperti mempunyai penembak tepat di lapangan, menyasarkan hanya orang jahat (rumpai, iaitu) dan membiarkan orang baik (tanaman) tidak disentuh.

  3. Faedah Alam Sekitar: Ini bukan hanya tentang mencabut rumpai. Kaedah LaserWeeder adalah satu lonjakan ke arah pertanian mampan. Dengan menggunakan laser dan bukannya bahan kimia, ia meninggalkan mikrobiologi tanah tidak terganggu, tidak seperti pembajakan tradisional. Ini bermakna tanah yang lebih sihat, tanaman yang lebih sihat dan persekitaran yang lebih bahagia. Selain itu, ia adalah rahmat untuk pertanian organik, menawarkan laluan ekonomi untuk mengawal rumpai tanpa racun herba.

  4. Kecekapan dan Keberkesanan Kos: Fikirkan tentang penjimatan buruh dan kos. LaserWeeder boleh membunuh sehingga 200,000 rumpai sejam dan meliputi 2 ekar sejam pada 1mph. Ia berfungsi siang atau malam, dalam semua keadaan, dengan ketara mengurangkan buruh manual dan kos berubah yang berkaitan dengan kaedah kawalan rumpai tradisional.

Secara ringkasnya, LASERWEEDER bukan sekadar alat; ia merupakan revolusi dalam amalan pertanian, sejajar dengan matlamat peningkatan kecekapan, kemampanan dan tanggungjawab alam sekitar.

Menangani Cabaran Buruh dengan AI dan Automasi

Sektor pertanian menghadapi cabaran buruh yang ketara, terutamanya dengan peningkatan kekurangan pekerja yang bersedia. Di sinilah AI dan automasi melangkah sebagai penukar permainan.

  • Mengurangkan Kebergantungan kepada Buruh Manual: Teknologi dipacu AI, seperti LASERWEEDER, adalah contoh utama bagaimana automasi boleh mengurangkan dengan ketara keperluan buruh manual dalam pertanian. Teknologi ini mampu melaksanakan tugas yang secara tradisinya memerlukan tenaga kerja yang besar, seperti merumput, menuai dan memantau kesihatan tanaman.

  • Meningkatkan Kecekapan dan Produktiviti: Dengan AI, tugasan bukan sahaja dilakukan dengan lebih pantas tetapi juga dengan ketepatan yang lebih tinggi. Sebagai contoh, dron berkuasa AI boleh memantau kesihatan tanaman di kawasan yang luas dalam sebahagian kecil daripada masa yang diperlukan oleh manusia. Kecekapan ini diterjemahkan kepada produktiviti yang lebih tinggi dan, akhirnya, hasil yang lebih baik.

  • Menangani Kekurangan Buruh: Di kawasan yang kekurangan pekerja pertanian, AI dan automasi menyediakan penyelesaian yang berdaya maju. Jentera automatik dan sistem AI boleh beroperasi sepanjang masa, mengimbangi kekurangan tenaga kerja manusia dan memastikan operasi pertanian tidak terjejas.

  • Mengalihkan Dinamik Tenaga Kerja: Memandangkan AI mengambil alih tugas yang lebih intensif buruh, peranan tenaga kerja pertanian semakin berkembang. Terdapat keperluan yang semakin meningkat untuk kakitangan mahir untuk mengurus, menyelenggara dan menyelia sistem AI ini. Peralihan ini mewujudkan peluang pekerjaan baharu yang lebih menumpukan kepada pengurusan teknologi dan bukannya buruh manual.

Pada dasarnya, AI dan automasi bukan sahaja menangani cabaran buruh dalam pertanian; mereka sedang mengubah sifat kerja pertanian. Dengan mengurangkan pergantungan kepada buruh manual, teknologi ini membuka jalan bagi sektor pertanian yang lebih cekap, mampan dan produktif.

AI Generatif dalam Pertanian  

Seperti yang diterangkan oleh NVIDIA[5], “AI Generatif membolehkan pengguna menjana kandungan baharu dengan cepat berdasarkan pelbagai input. Input dan output kepada model ini boleh termasuk teks, imej, bunyi, animasi, model 3D atau jenis data lain.” Ia berfungsi dengan mengenal pasti "corak dan struktur dalam data sedia ada untuk menjana kandungan baharu dan asli."  

Contoh Generative AI yang paling terkenal ialah, sudah tentu, ChatGPT.  

Sebagai permulaan, petani boleh menggunakan CHATgpt secara terus untuk mendapatkan maklumat. Terdapat juga platform khusus untuk pertanian. Rangkaian Perniagaan Peladang[6] (FBM) menerangkan platform yang dipanggil, secara ringkas, NORM. Model ini menumpukan pada maklumat penggunaan kepada petani. Seperti yang diterangkan, contoh soalan yang boleh ditanya ialah:  

  • Hei Norm! Mengapa gipsum tidak meningkatkan pH tanah?   
  • Adakah hujung minggu ini masa yang sesuai untuk menanam kacang soya di Crawford County, IA?   
  • Hei Norm! Adakah FBN menjual glifosat?   

Seperti yang diperincikan oleh Ambrook[7], NORM “dibina pada model GPT-3.5 OpenAI, dan menggunakan data awam seperti laporan cuaca, data tanah dan label produk untuk menjawab soalan berkaitan ag. Ia juga memanfaatkan data agronomik eksklusif FBN dan aset daripada Perkhidmatan Perangkaan Pertanian Kebangsaan USDA."  

Contoh lain ialah petani.Sembang[8]. ini video menggambarkan seorang petani yang menggaji Petani ini.CHAT untuk mendapatkan maklumat tentang kawasan masalah dalam bidangnya.   

Petani.CHAT. oleh Gooey AI

Selebihnya video menggambarkan interaksi antara petani dan petani.CHAT, kerana yang terakhir mencadangkan penyelesaian kepada masalah serangga.  

Potensi AI generatif dalam pertanian adalah luas dan pelbagai. Daripada menangani penyakit kepada mengoptimumkan hasil dan merevolusikan pembiakan tanaman, AI bukan sekadar alat tetapi kuasa transformatif dalam sektor pertanian. Apabila teknologi berkembang, kita boleh menjangkakan aplikasi yang lebih inovatif yang akan terus membentuk semula masa depan pertanian.

Aplikasi Dunia Sebenar AI dalam Pertanian Mampan

Sekarang, mari kita selami bagaimana AI bukan sekadar kata kunci tetapi penukar permainan sebenar di ladang. Orang-orang di Universiti Florida menikmati sesuatu yang besar di sini. Mereka bercakap tentang aplikasi AI yang bukan sahaja pintar, tetapi juga baik kepada planet kita:

  1. Sistem Penyiraman Pintar: Bayangkan satu sistem yang mengetahui dengan tepat bila tanaman anda dahaga. Itulah maksud pengairan dipacu AI. Ia seperti mempunyai ahli cuaca dan pakar tanah tepat dalam bidang anda, memastikan setiap titisan air digunakan di tempat yang paling diperlukan.

  2. Meramalkan Masa Depan Harga Tanaman: Di sinilah AI melenturkan otot ekonominya. Dengan menguraikan jumlah tentang trend iklim dan peralihan pasaran, AI membantu petani membuat keputusan yang bijak. Kurang pembaziran, lebih banyak keuntungan - itulah jenis yang disukai oleh petani matematik.

  3. Traktor Memandu Sendiri? Ya sila!: Pembelajaran mendalam membawa masa depan ke ladang dengan traktor autonomi. Ini bukan traktor datuk anda - ia adalah haiwan berteknologi tinggi yang tahu cara mereka mengelilingi padang, mengelak halangan dan menyelesaikan tugas tanpa rehat kopi.

  4. Menzap Rumpai dengan Ketepatan: Terima kasih kepada AI, kami melihat revolusi dalam kawalan rumpai. Sistem seperti Blue River See & Spray™ milik John Deere adalah seperti penembak tepat, mengeluarkan rumpai dengan ketepatan yang tepat. Ini bermakna kurang racun herba pada makanan kita dan dalam persekitaran kita. Ia menang-menang untuk petani dan Alam Semula Jadi.

  5. Ramalan Penyakit Tanaman: Salah satu aplikasi AI generatif yang paling menjanjikan adalah dalam pengesanan awal dan ramalan penyakit tanaman. Dengan menganalisis set data yang luas, termasuk imej ladang tanaman, corak cuaca dan wabak penyakit sejarah, model AI boleh meramalkan potensi wabak penyakit sebelum ia kelihatan. Sistem amaran awal ini membolehkan petani mengambil tindakan awal, mengurangkan penularan penyakit dan meminimumkan kerosakan tanaman.

  6. Pengoptimuman Hasil: AI Generatif juga memainkan peranan penting dalam pengoptimuman hasil. Ia boleh menganalisis data daripada pelbagai sumber – kualiti tanah, keadaan cuaca, kesihatan tanaman – untuk menjana cadangan bagi masa penanaman, pengairan dan penuaian yang optimum. Ini bukan sahaja memaksimumkan hasil tetapi juga memastikan penggunaan sumber yang cekap.

  7. Rancangan Penanaman Tanaman Tersuai: Satu lagi aplikasi menarik ialah penciptaan rancangan penanaman tanaman yang disesuaikan. AI Generatif boleh memproses data khusus untuk tanah petani, seperti jenis tanah, iklim mikro dan kitaran tanaman sebelumnya, untuk menjana strategi pertanian yang disesuaikan. Pendekatan diperibadikan ini boleh meningkatkan produktiviti dan kemampanan dengan ketara.

  8. Meningkatkan Penambahbaikan Tanaman Genetik: Dalam bidang pembaikan tanaman genetik, AI generatif berdiri sebagai daya transformatif. Ia mempunyai keupayaan untuk mensimulasikan kombinasi genetik yang tidak terkira banyaknya, membolehkannya meramalkan ciri-ciri yang meningkatkan daya tahan tanaman, nilai pemakanan dan hasil. Pendekatan lanjutan ini mempercepatkan proses pembiakan dengan ketara, memudahkan penciptaan varieti tanaman unggul dengan lebih cekap daripada kaedah konvensional.

Jadi, begitulah. AI dalam pertanian adalah lebih daripada sekadar istilah mewah - ia menjadikan pertanian lebih bijak, lebih mampan, dan, berani saya katakan, lebih sejuk. Ia bukan hanya tentang menanam lebih banyak makanan; ia mengenai penanaman makanan dengan cara yang betul.

Bagaimana Anda Akan Mengekalkan Mereka di Ladang?  

Seperti yang diterangkan dalam artikel yang disiarkan oleh Universiti Arkansas dalam The Arkansas Journal of Social Change and Public Service[9], 73% daripada populasi pekerja ladang tanaman di Amerika Syarikat adalah pekerja pendatang, dan kira-kira 48% pekerja ladang tanaman yang diupah tidak mempunyai kebenaran bekerja.   

Kekurangan pekerja yang sanggup, warga asing, apatah lagi warga AS, adalah masalah besar yang dihadapi oleh pertanian Amerika. Jawapannya adalah automasi, dan syarikat John Deere yang berusia 185 tahun sedang melompat sepenuhnya ke dalam revolusi AI.  

Memudahkan automasi pertanian ialah hakikat bahawa, seperti lantai kilang, ladang ialah persekitaran kerja di mana semua orang mengetahui pekerjaan mereka dan kedua-duanya bertindak serta bertindak balas dengan cara yang dilarang. Ini sama sekali berbeza dengan jalan-jalan bandar yang sibuk. Jadi, sementara kereta pandu sendiri tidak bergerak ke mana-mana dengan pantas, ladang itu adalah persekitaran yang jauh lebih berfaedah untuk kenderaan tanpa pemandu.    

Traktor Ladang 8R autonomi John Deere.

Seperti yang diterangkan dalam laporan yang diterbitkan oleh CNBC[10], John Deere telah menyahut cabaran yang diberikan oleh peluang ini dalam bentuk Traktor Ladang 8Rnya, yang tidak memerlukan pemandu dan sebaliknya bergantung kepada AI. Deere telah menyusun ratusan ribu imej dari lokasi ladang yang berbeza dan dalam pelbagai cuaca dan keadaan pencahayaan supaya dengan pembelajaran mesin, traktor dapat memahami perkara yang dilihat dan bertindak balas dengan sewajarnya.   

Cabaran dan Peluang  

Tidak kira jika anda seorang jeneral atau petani, anda tidak mahu mengebom permaidani lawan anda. Jika anda seorang jeneral, anda mahu menghapuskan tentera musuh, bukan orang awam. Jika anda seorang petani, anda mahu memusnahkan rumpai, bukan tanaman makanan.  

AI pertanian akan memudahkan untuk menghapuskan rumpai dengan cekap, dalam beberapa kes tanpa sebarang racun perosak sama sekali. Dalam kes lain, apabila racun perosak tidak dapat dielakkan sepenuhnya, AI pertanian akan memungkinkan untuk hanya memukul rumpai dan mengelakkan tanaman makanan.  

Ini penting kerana dua sebab yang jelas. Yang pertama ialah racun perosak memerlukan wang. Yang kedua ialah semakin sedikit racun perosak yang digunakan di sekitar tanaman makanan, semakin banyak wang yang boleh diperoleh oleh petani untuk hasil pertaniannya. Dan, sudah tentu, kebanyakan bersetuju bahawa makanan tanpa racun perosak adalah lebih sihat.  

Apabila kos AI turun, dan semakin ramai petani di seluruh dunia mempunyai akses kepadanya, dunia akan menikmati makanan yang lebih baik, lebih murah dan lebih sihat. Dan jangan lupa bahawa dengan mendayakan lebih banyak proses pertanian automatik, AI Pertanian akan bermakna bahawa lebih sedikit pekerja ladang akan menjadi buruh kasar, manakala semakin ramai daripada mereka akan muncul sebagai pengendali mesin, pembaikan dan juruteknik rangkaian.  

Membungkus Up  

Mungkin kejayaan moden terbesar dalam pertanian telah dibawa oleh saintis Jerman yang tragis Fritz Haber, yang mempelopori proses untuk menghasilkan ammonia secara besar-besaran, yang seterusnya boleh digunakan untuk menghasilkan baja buatan. Sebelum perkembangan ini, populasi dunia adalah kurang daripada dua bilion, dan kini empat kali ganda lebih banyak, walaupun jumlah korban perang abad ke-20 yang mengerikan.  

Walaupun kita bercakap tentang revolusi perindustrian baharu, kita kini mungkin mengakui revolusi baharu dalam pertanian, yang dibawa oleh kecerdasan buatan, tetapi tidak seperti Proses Haber, yang menggunakan sejumlah besar tenaga dan sangat tidak mesra alam, revolusi AI pada dasarnya adalah revolusi bersih yang akan membolehkan petani melakukan lebih banyak dengan kurang.  

Ia sama ada akan mengurangkan penggunaan racun perosak atau menghapuskannya sepenuhnya. Ia akan menasihati petani tentang laluan terbaik mereka untuk meningkatkan keuntungan dan meningkatkan hasil makanan. Dan ia akan membolehkan kader petani dunia yang semakin berkurangan untuk memberi makan kepada dunia yang kelaparan dengan cara yang lebih mampan.  

Takeaways Utama  

  • AI pertanian akan mengurangkan penggunaan racun perosak  
  • Ia akan mengurangkan jumlah pekerja ladang buruh yang perlu dilakukan.  
  • AI akan menurunkan peratusan penduduk dunia yang bekerja yang mesti bertani  
  • Ia akan menyediakan mana-mana petani dengan akses internet dan jawapan segera kepada pencarian seperti bila, apa dan bagaimana untuk menanam.  

Rujukan  

  1. Memahami Kepintaran Buatan: Apa Itu dan Bagaimana Ia Digunakan dalam Pertanian: https://edis.ifas.ufl.edu/publication/AE589  
  2. Peranan AI Dalam Mewujudkan Sistem Makanan yang Lebih Mampan: https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2023/07/20/the-role-of-ai-in-creating-a-more-sustainable- sistem makanan/?sh=15a2e2a75315  
  3. Pembelajaran mesin, dijelaskan: https://mitsloan.mit.edu/ideas-made-to-matter/machine-learning-explained  
  4. AI bertemu pertanian dengan mesin ladang baharu untuk membunuh rumpai dan menuai tanaman: https://www.youtube.com/watch?v=eDUu48YCUy4 
  5. Apakah AI Generatif?: https://www.nvidia.com/en-us/glossary/data-science/generative-ai/#:~:text=Generative%20AI%20models%20can%20take,or%20turn% 20video%20ke%20teks  
  6. Norma: https://www.fbn.com/norm  
  7. Petani Sedang Menerima AI Secara Tentatif: https://ambrook.com/research/technology/ChatGPT-AI-farming-hallucinations
  8. Meningkatkan Kepantasan dan Kecekapan Pelanjutan Pertanian dengan AI: https://farmerchat.digitalgreen.org/  
  9. Kebergantungan Pertanian Amerika kepada Pekerja Imigran: https://ualr.edu/socialchange/2021/03/28/american-agricultures-dependence-on-immigrant-workers/  
  10. Bagaimana John Deere merancang untuk membina dunia pertanian autonomi sepenuhnya menjelang 2030: https://www.cnbc.com/2022/10/02/how-deere-plans-to-build-a-world-of-fully-autonomous -pertanian-menjelang-2030.html

Glosari  

  • Kecerdasan Buatan (AI):  Kaedah yang membolehkan sistem komputer berfikir dengan cara yang menghampiri minda manusia  
  • AI Generatif membolehkan pengguna membuat pertanyaan berdasarkan pelbagai jenis input dan menyediakan output, termasuk animasi, bunyi atau imej. Model AI Generatif tersedia menyasarkan isu pertanian.  
  • Pembelajaran Mesin: Disiplin yang membolehkan komputer belajar tanpa diprogramkan secara eksplisit.   
  • Buruh Bongkok: Kerja ladang yang mesti dilakukan dengan orang yang membongkok atau mencangkung. Amat tidak baik untuk kesihatan buruh.