_ Identificarea priorităților pentru a valorifica tehnologiile digitale inteligente pentru producția durabilă a culturilor

Dronele care monitorizează câmpurile pentru buruieni și roboții care vizează și tratează bolile culturilor pot părea ca știință ficțiune, dar se întâmplă deja, cel puțin în unele ferme experimentale. Cercetătorii de la PhenoRob Cluster of Excellence de la Universitatea din Bonn lucrează la promovarea digitalizării inteligente a agriculturii și au publicat acum o listă cu întrebările de cercetare care vor trebui abordate ca o prioritate în viitor. Lucrarea lor apare în Jurnalul European de Agronomie.

Că Pământul hrănește peste 8 miliarde de oameni în zilele noastre se datorează, nu în ultimul rând, agriculturii moderne de înaltă performanță. Cu toate acestea, acest succes are un cost ridicat. Metodele actuale de cultivare amenință biodiversitatea, în timp ce producția de îngrășăminte sintetice generează gaze cu efect de seră, iar substanțele chimice agricole poluează corpurile de apă și mediul.

Multe dintre aceste probleme pot fi atenuate prin utilizarea unor metode mai direcționate, de ex. , prin aplicarea erbicidelor doar pe acele petice ale câmpului în care buruienile devin de fapt o problemă, mai degrabă decât tratarea întregii zone. Alte posibilități sunt tratarea individuală a culturilor bolnave și aplicarea numai de îngrășământ acolo unde este cu adevărat nevoie. Cu toate acestea, strategii ca acestea sunt extrem de complicate și practic imposibil de gestionat la scară prin mijloace convenționale.

„Un răspuns ar putea fi utilizarea tehnologiilor digitale inteligente”, explică Hugo Storm, membru al PhenoRob Cluster of Excellence. Universitatea din Bonn a colaborat cu Forschungszentrum Jülich, Institutul Fraunhofer pentru Algoritmi și Calcul Științific din Sankt Augustin, Centrul Leibniz pentru Cercetarea Peisajului Agricol din Müncheberg și Institutul de Cercetare a Sfeclei de Zahăr din Göttingen în cadrul unui proiect de anvergură orientat spre producerea agriculturii mai eficient și mai prietenos cu mediul folosind noile tehnologii și inteligența artificială (AI).

Cercetătorii provin din tot felul de domenii diferite, inclusiv ecologie, științe ale plantelor, științe ale solului, informatică, robotică, geodezie și agricultură. economie. În documentul lor de poziție recent publicat, aceștia au stabilit pașii despre care cred că trebuie abordați ca o prioritate pe termen scurt.

„Am identificat câteva întrebări cheie de cercetare”, spune Storm. Una dintre acestea se referă la monitorizarea terenurilor agricole pentru a identifica în timp real orice deficiență de nutrienți, creșterea buruienilor sau infestările cu dăunători. Imaginile din satelit oferă o imagine de ansamblu aproximativă, în timp ce dronele sau roboții permit o monitorizare mult mai detaliată. Acesta din urmă poate acoperi un întreg câmp în mod sistematic și chiar poate înregistra starea plantelor individuale în proces.

„O dificultate constă în legarea tuturor acestor informații între ele”, spune colegul lui Storm, Sabine Seidel, care a coordonat publicație împreună cu el: „De exemplu, când va fi suficientă o rezoluție scăzută? Când trebuie să fie mai detaliate lucrurile? Cum trebuie să zboare dronele pentru a obține o eficiență maximă în a vedea toate culturile, în special cele de la risc?"

Datele obținute oferă o imagine a situației actuale. Cu toate acestea, fermierii sunt interesați în principal să cântărească diferite strategii potențiale și posibilele lor implicații: câte buruieni poate rezista cultura mea și când trebuie să intervin? Unde trebuie să aplic îngrășământ și cât ar trebui să pun jos? Ce s-ar întâmpla dacă aș folosi mai puțin pesticid?

„Pentru a răspunde la întrebări ca acestea, trebuie să creați copii digitale ale terenului dvs. agricol, așa cum ar fi”, explică Seidel. „Există mai multe modalități de a face acest lucru. Ceva pe care cercetătorii încă trebuie să afle este cum să combine diferitele abordări pentru a obține modele mai precise”. De asemenea, trebuie dezvoltate metode adecvate pentru a formula recomandări de acțiune bazate pe aceste modele. Tehnicile împrumutate din învățarea automată și inteligența artificială au un rol major de jucat în ambele domenii.

Dacă producția de culturi trebuie să îmbrățișeze cu adevărat această revoluție digitală, totuși, oamenii care o vor pune efectiv în acțiune — cei fermierii — vor trebui, de asemenea, să fie convinși de beneficiile sale. „În continuare, va trebui să ne concentrăm mai mult pe întrebarea ce condiții de bază sunt necesare pentru a asigura această acceptare”, spune profesorul Heiner Kuhlmann, geodez și unul dintre cei doi vorbitori ai Clusterului de excelență alături de șeful grupului său de robotică, profesorul. Cyrill Stachniss.

„Puteți oferi stimulente financiare sau stabili limite legale pentru utilizarea îngrășămintelor, de exemplu”. Eficacitatea unor astfel de instrumente, fie singure, fie în combinație, poate fi măsurată și în prezent folosind modele computerizate.

În lucrarea lor, cercetătorii de la PhenoRob folosesc și exemple pentru a demonstra ce tehnologii sunt deja capabile. de a face. De exemplu, un „geamăn digital” de suprafețe cultivate poate fi creat și alimentat cu un flux constant de diferite tipuri de date cu ajutorul senzorilor, de exemplu, pentru a detecta creșterea rădăcinilor sau eliberarea de compuși gazoși de azot din sol.

„Pe termen mediu, acest lucru va permite ca nivelurile de îngrășăminte cu azot aplicate să fie adaptate la nevoile culturilor în timp real, în funcție de cât de bogat în nutrienți este un anumit loc”, adaugă profesorul Stachniss. Prin urmare, în unele locuri, revoluția digitală în agricultură este deja mai aproape decât s-ar putea crede.

(Fluierul)