کشاورزی هوشمند در نیوزیلند

کشاورزی هوشمند نشان دهنده کاربرد فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات مدرن (ICT) در کشاورزی است که از آن به سومین انقلاب سبز نام می‌برند. نیوزیلند برای مقابله با چالش های ویژه بخش کشاورزی خود از جمله تغییرات آب و هوا، رشد بهره‌وری پایین، کمبود نیروی کار، افزایش مقررات و پایداری محیط‌زیست، در حال توسعه و گسترش بکارگیری ابزارهای کشاورزی هوشمند به ویژه هوش مصنوعی، در زمینه کشاورزی است.

سازمان خواروبار و کشاورزی ملل متحد(فائو)، اعلام کرده است کشاورزی در قرن بیست و یکم با چالش‌های متعددی رو به رو خواهد شد چرا که این بخش از فعالیت بشری باید غذا و فیبر بیشتری تولید کند تا جمعیت رو به رشد جهان را با نیروی کار کمتر روستایی تغذیه کند، به توسعه کلی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه وابسته به کشاورزی کمک کند، روش‌های تولید کارآمدتر و پایدارتر را اتخاذ کند و خود را با تغییرات اقلیمی وفق دهد. این سازمان یکی از بهترین روش های پیش روی کشاورزی برای آمادگی با چالش های قرن 21 را، استفاده از کشاورزی هوشمند عنوان کرده است.

تولیدات کشاورزی، در حالی که تنها 3 درصد از تولید ناخالص داخلی جهانی (GDP) را تشکیل می دهد، برای اقتصاد و جامعه جهان بسیار مهم است. توسعه کشاورزی یکی از قدرتمندترین ابزارها برای پایان دادن به فقر شدید، افزایش رفاه و تغذیه 9.7 میلیارد نفر جمعیت پیش بینی شده جهان تا سال 2050 است. کشاورزی پیشه اصلی تعداد زیادی از مردم جهان است. در سال 2012، حدود 1.3 میلیارد نفر (19 درصد از جمعیت) مستقیماً به کشاورزی مشغول بودند. کشاورزی از 11 درصد مساحت زمین استفاده می‌کند، مصرف کننده قابل توجه منابع آب شیرین  بوده و سهم عمده ای در انتشار گازهای گلخانه ای دارد. این عوامل باعث تمرکز بر این می‌شود که چگونه فناوری جدید از جمله هوش مصنوعی می‌تواند توسعه مدل های تجاری جدید را ایجاد کند که منجر به سیستم های غذایی شود که مولدتر، پایدارتر، کارآمدتر، فراگیر، شفاف و انعطاف پذیر هستند.

کشاورزی هوشمند یک اصطلاح نسبتاً جدید است و اکثر کشاورزان با آنچه دقیقاً پشت آن قرار دارد آشنا نیستند. اصطلاح کشاورزی هوشمند به استفاده از فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا، حسگرها، سیستم های مکان یابی، ربات ها و هوش مصنوعی (AI)[1] در کشاورزی اشاره دارد. هدف نهایی افزایش کیفیت و کمیت محصولات در عین بهینه سازی نیروی انسانی مشغول به کار است. از جمله نتایج حاصل از به کارگیری کشاورزی هوشمند می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

- آبیاری دقیق و تغذیه دقیق گیاه

- مدیریت و کنترل آب و هوا در گلخانه‌ها

- مدیریت دما برای خاک، آب، نور، رطوبت

- پلتفرم های نرم افزاری

- سیستم های مکان یابی GPS، ماهواره و غیره

- سیستم های ارتباطی مبتنی بر اتصال تلفن همراه

- روبات ها

- پلتفرم های تجزیه و تحلیل و بهینه سازی

کشاورزی هوشمند نشان دهنده کاربرد فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات مدرن (ICT) در کشاورزی است که از آن به سومین انقلاب سبز نام می‌برند. به دنبال انقلاب‌های اصلاح نباتات و ژنتیک، این انقلاب سبز سوم بر اساس کاربرد ترکیبی راه‌حل‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات مانند تجهیزات دقیق، اینترنت اشیا (IoT)، حسگرها و محرک‌ها، سیستم‌های موقعیت‌یابی و جغرافیایی، داده‌های بزرگ جهان کشاورزی را در دست گرفته است. در این حوزه استفاده از وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) و روبات ها نیز بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.

از دیدگاه یک کشاورز، کشاورزی هوشمند باید ارزش افزوده ای را در قالب تصمیم گیری بهتر یا عملیات بهره برداری و مدیریت کارآمدتر در اختیار کشاورز قرار دهد. از این نظر، کشاورزی هوشمند به شدت به سه حوزه فناوری به هم پیوسته زیر که توسط شبکه هوشمند پرداخته شده است مرتبط است:

سیستم‌های اطلاعات مدیریت: سیستم‌های برنامه‌ریزی‌ شده برای جمع ‌آوری، پردازش، ذخیره و انتشار داده‌ها به شکل مورد نیاز برای انجام عملیات و عملکرد یک مزرعه.

کشاورزی دقیق: مدیریت تنوع مکانی و زمانی برای بهبود بازده اقتصادی پس از استفاده از نهاده‌ها و کاهش اثرات زیست محیطی. کشاورزی دقیق برای مدیریت کل مزرعه با هدف بهینه‌سازی بازده ورودی‌ها و حفظ منابع است که با استفاده گسترده از GPS، GNSS، تصاویر هوایی توسط هواپیماهای بدون سرنشین و آخرین نسل از تصاویر فرا طیفی ارائه‌شده توسط ماهواره‌های ویژه، امکان‌پذیر است.

اتوماسیون کشاورزی و رباتیک: فرآیند به کارگیری تکنیک‌های روباتیک، کنترل خودکار و هوش مصنوعی در تمام سطوح تولید کشاورزی، از جمله ربات‌های کشاورزی و هواپیماهای بدون سرنشین.

 کشاورزی هوشمند در نیوزیلند

بخش غالب اقتصاد صادراتی نیوزیلند را کشاورزی و باغبانی به خود اختصاص داده است. محصولات لبنی، گوشت، میوه، نوشیدنی‌ها، ماهی و غذاهای دریایی حدود 40 درصد از صادرات سالانه  نیوزیلند را تشکیل می دهند. نیوزیلند نیز به سان دیگر کشورهای جهان با چالش های ویژه بخش کشاورزی در قرن 21 رو به رو خواهد بود. برای رویارویی با چالش‌های جاری مهم از جمله تغییرات آب و هوا، رشد بهره‌وری پایین، کمبود نیروی کار، افزایش مقررات و پایداری محیط‌زیست، ابزارهای کشاورزی هوشمند به ویژه هوش مصنوعی، یک فناوری جدید همه منظوره برای فائق آمدن با چالش ها به شمار می رود. هوش مصنوعی با افزایش بهره وری، خودکارسازی فرآیندها و ارائه تجزیه و تحلیل هوشمند، صنایع را در سراسر جهان متحول می‌کند. هوش مصنوعی یک اصطلاح فراگیر برای طیف وسیعی از فناوری‌های اتوماسیون است که اغلب از «یادگیری ماشینی» برای پیش‌بینی با استفاده از داده‌ها استفاده می‌کنند. طیفی از تکنیک‌های محاسباتی در تعریف هوش مصنوعی به کار می رود که می‌تواند برای مشکلات کشاورزی از جمله: اتوماسیون فرآیند روباتیک، بینایی کامپیوتری، پردازش زبان طبیعی، یادگیری تقویتی و یادگیری عمیق تعمیم‌یافته، استفاده شود. هوش مصنوعی در کشاورزی در روزهای اولیه خود در سطح جهانی و همچنین در نیوزیلند است؛ با این تفاوت که باور عمیقی در این زمینه در این کشور شکل گرفته است.  بازارهایی مانند ایالات متحده از مزیت مقیاس و سرمایه گذاری شرکتی مخاطره آمیز برای هدایت نوآوری و تجاری سازی در هوش مصنوعی برخوردار هستند. اتحادیه اروپا و بریتانیا نیز از مزایای سرمایه گذاری قابل توجه دولتی برخوردارند. این در حالی است که دسترسی کم نیوزیلند به سرمایه گذاری برای توسعه هوش مصنوعی در کشاورزی، به رغم هشدارهای قابل توجه اخیر توسط انجمن جدید کشاورزی مبتنی بر تکنولوژی  نیوزیلند، همچنان یک محدودیت مهم است.

هوش مصنوعی فرصت‌هایی را در طیف گسترده‌ای از موارد استفاده ارائه می‌دهد که شامل بهینه سازی عملکرد، رسیدگی به کمبود نیروی کار، تحقیقات بر روی محصول جایگزین گوشت، مدیریت ریسک در زمان واقعی در طول زنجیره تامین، اطمینان از کیفیت غذا با قابلیت ردیابی، تامین امنیت غذایی از طریق مکان یابی و جداسازی شیوع بیماری در حیوانات و گیاهان و کاهش ضایعات در عرضه است. امنیت زیستی، راندمان بالا در مزرعه مرتبط با سلامت و پایداری حیوانات، ارزش گذاری و اطمینان از کیفیت محصول نیز از مزایای قابل ذکر دیگر است. علاوه بر این، فرصت‌های ارزش افزوده ناشی از کاهش واسطه‌ها در زنجیره تامین به‌عنوان فرصتی در نظر گرفته می‌شود که به نیوزیلند اجازه می‌دهد ارزش کلی صادرات خود را افزایش دهد. فعالیت تجاری در مزرعه با استفاده از هوش مصنوعی، بر حسگرها، داده‌های دقیق مزرعه با هشدارهای هوشمندتر، روباتیک و پشتیبانی تصمیم‌گیری با تمرکز بر توانایی تحلیل و پیش‌بینی متمرکز است. بر مبنای گزارشات ارائه شده، به نظر می رسد در نیوزیلند هوش مصنوعی در حوزه کشاورزی نسبت به بخش باغبانی، با تمرکز اولیه بر تحلیل های توصیفی و محاسباتی تشخیصی، پیش رو تر است.

نخست وزیر نیوزیلند،  جاسیندا آردرن در افتتاحیه اجلاس صنایع اولیه نیوزیلند در 1 ژوئیه 2019 به شرکت کنندگان گفت که چالش همه در  بخش کشاورزی این است که  می‌بایست هوشمندانه تر کار کنند. به دنبال آن، در 2 ژوئیه، دولت اعلام کرد که بخش کشاورزی را با تزریق 1.5 میلیارد دلار متحول خواهد کرد. دیوید پارکر، وزیر توسعه اقتصادی وقت در این باره گفت: افزایش پایدار بهره‌ وری برای بالا بردن استانداردهای زندگی تمامی نیوزیلندی‌ها کلیدی است. بر همین اساس برای کشاورزی و اقتصاد بزرگتر، این مهم است که از تکنولوژی‌های روز بهره گیری شود، زیرا بخش قابل توجهی از تولید و خدمات به موفقیت بخش کشاورزی وابسته است. کاهش انتشار گازهای متان، اکسید نیتروژن و CO2 به علاوه ارائه محصولات با کیفیت بالاتر، عواملی هستند که ضرورت استفاده از کشاورزی هوشمند را در بخش کشاورزی نیوزیلند بیش از پیش نشان می دهد. از سوی دیگر کاهش مساحت و تعداد مزارع در نیوزیلند در دو سال گذشته حاکی از آن است که برای بالا بردن کیفیت و کمیت محصولات، نیاز مبرم به استفاده از تکنولوژی‌های جدید برای بالا بردن بهره وری است.

مساحت کل مزارع در نیوزیلند از 15,589,885 هکتار در سال 2019 به 13,561,175 هکتار (13.0 درصد) کاهش یافته است. در این بازه زمانی به طور مشخص مساحت زمین‌های زراعی در منطقه کانتربری از 3,150,891 به 2,575,684 هکتار (18.3 درصد)، در اتاگو از 2,378,770 به 2,139,291 هکتار (10.1 درصد)، و در وایکاتو از 1,730,266 هکتار به 1,318، 1,318 کاهش یافته است. در همین بازه زمانی تعداد کل مزارع نیوزیلند  از 69,510 به 49,530 مزرعه (28.7 درصد) کاهش یافت.

 تعاملات بین تامین کنندگان و مصرف کنندگان در نیوزیلند در حال تغییر بوده و پیچیده تر از قبل شده است. به عنوان مثال، تغییرات در ذائقه و ترجیحات مصرف کننده با چاشنی موارد اخلاقی در مصرف فرآورده‌های گوشتی، می‌تواند روندهای فناوری را تغییر دهد و به سمت تحقیقات بر روی محصولات جایگزین گوشت سوق دهد. بهترین شیوه حل و فصل کردن این چالش در حال حاضر، استفاده از کشاورزی هوشمند با تاکید بر هوش مصنوعی است. این موضوع در نیوزیلند در حال رخ دادن است. وزارت تجارت، نوآوری و اشتغال نیوزیلند (MBIE) یک برنامه 2 ساله با عنوان "اقتصاد زیستی نیوزیلند در عصر دیجیتال" را به رهبری موسسه  AgResearch تهیه کرده است که هدف آن بهره گیری از قدرت فناوری‌های دیجیتال برای فعال کردن تحول سیستم های غذایی نیوزیلند برای مقابله با چالش های جهانی پیش رو، ایجاد تنوع در کاربری زمین، ایجاد راه‌های جدید برای انجام تجارت و راه‌های نوین برای ارزش افزودن به محصولات تولید شده است. پیچیدگی نیوزیلند از نظر تایپوگرافی، آب و هوا، ریز اقلیم، مقیاس و شیوه‌های کشاورزی فرصتی را برای سازگاری با هوش مصنوعی ایجاد می‌کند و این فرصت را به نیوزیلند می‌دهد که در توسعه و اجرای فناوری‌های جدید حریص تر باشد.

در نیوزیلند، شرکت های متعددی برای بالا بردن کمیت و کیفیت محصولات خود از فناوری‌های جدید بهره می‌گیرند. در این زمینه برای مثال می‌توان به شرکت هالتر (HALTER) اشاره کرد. این شرکت نوپای کشاورزی نیوزیلندی که توسط یک کارآفرین اداره می‌شود، ۸ میلیون دلار از شرکت سرمایه‌گذاری ریسک‌پذیر Data Collective آمریکا برای به کار گیری اینترنت اشیا در مزارع، جذب سرمایه کرده است. کارشناسان پیش بینی می‌کنند به واسطه اقدامات این شرکت نوپا، احتمالاً تغییرات گسترده در صنعت در حال رشد لبنیات کشور، ایجاد خواهد شد.

این شرکت از تکنولوژی‌های و نرم افزارهای ویژه برای کمک به مزارع برای هدایت و مدیریت گاوهای شیری  با استفاده از اینترنت اشیا و هوش مصنوعی، جهت افزایش پایدار تولید، صرفه جویی در میلیاردها دلار در هزینه‌های نیروی کار و بهبود انطباق با محیط زیست و رفاه حیوانات استفاده می‌کند. این شرکت از نرم افزارهایی استفاده می‌کند که هم زمان با بهره گیری از اینترنت اشیا و هوش مصنوعی، ضمن هدایت و جا به جابی گاوها از راه دور، با تحلیل رفتار گاو ها در مزارع، به بالابردن تولید شیر آنها نیز کمک شایانی می‌کند. گردن آویز هوشمند مجهز به جی‌پی‌اس که با انرژی خورشیدی فعال است، گاوها را هدایت می‌کند، بنابراین کشاورزان می‌توانند گاوهای خود را از راه دور با چند ضربه ساده روی صفحه موبایل خود جابجا کرده و مدیریت کنند. حرکات پیچیده گاو، برنامه ریزی مسیر، تشخیص سلامت و گرما همه توسط هوش مصنوعی در پشت پلت فرم  انجام می‌شود. این نرم افزار گله‌ها را در زمان مناسب به داخل سالن شیر دوشی منتقل می‌کند، هشدارهای مربوط به سلامتی گاوها را دریافت می‌کند و حتی حصارهای مجازی فراهم می‌کند که گاوها را از رودخانه‌ها و زهکشی‌ها دور نگه می دارد.

این همگرایی اینترنت اشیا و هوش مصنوعی در بخش کشاورزی، نقطه عطف بزرگی در فناوری نیوزیلند است که سریع‌ترین بخش در حال رشد این کشور را نیز رقم زده است.

[1] . Artificial Intelligence