کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی

کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی

در این مقاله قصد داریم به شرح کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی بپردازیم، در ابتدا بهتر است نگاهی گذرا به مفاهیم کلیدی در این زمینه داشته باشیم:

  • درک هوش مصنوعی
  • چرخه حیات کشاورزی
  • چالش های پیش روی کشاورزی با تکنیک های کشاورزی سنتی
  • چگونگی غلبه بر چالش های روش های سنتی با کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی

هوش مصنوعی #

با کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، مبنایی برای صنعت کشاورزی مدرن شکل خواهد گرفت. هوش مصنوعی بر این اصل استوار است که یک ماشین به راحتی توانایی تقلید هوش انسان را دارا باشد و بتواند وظایف ساده‌ تا پیچیده‌تر را به خوبی انجام دهد. به طور کلی اهداف هوش مصنوعی شامل یادگیری، استدلال و ادراک است. جف بزوس مدیرعامل آمازون با بیانی دقیق تر میزان اهمیت هوش مصنوعی را شرح می دهد:

“ما در آغاز عصر طلایی هوش مصنوعی هستیم. پیشرفت‌های اخیر منجر به اختراعی شده است که قبلاً در قلمرو داستان‌های علمی تخیلی بوده است  و ما در حال حاضر فقط به مراحل سطحی آن رسیده ایم.”

به عبارتی دیگر هوش مصنوعی در تمامی حوزه های صنعت نقش تأثیرگذاری دارد و نباید از یاد ببریم که امروزه تمامی صنایع به دنبال دستیابی به روند خودکارسازی مشاغل خاص با به کارگیری ماشین آلات هوشمند هستند.

ایده ی یک مقاله آموزشی کارآمد در حوزه ی هوش مصنوعی تمام آن چیزی است که برای ورود به دنیای صنعتی مدرن نیاز دارید.از جمله در صنعت کشاورزی!

در طی قرون متمادی کشاورزی یکی از مهم ترین فعالیت های بشر در عرصه اقتصاد محسوب می شده است. امروزه نیز در سرتاسر جهان کشاورزی به عنوان  یک صنعت 5 تریلیون دلاری شناخته می شود.

بنا بر تحقیقات صورت گرفته انتظار می رود جمعیت جهان تا سال 2050 به بیش از 9 میلیارد نفر برسد که به منظور برآوردن این میزان از تقاضا، افزایش 70 درصدی تولیدات کشاورزی امری حیاتی است. یکی از پیامدهای رشد روزافزون جمعیت جهان، مواجه شدن با کمبود شدید آب و منابع طبیعی و در نهایت تأثیر غیرقابل انکار آن بر عرصه ی عرضه و تقاضا است. بنابراین، برای دستیابی به بهره وری بالاتر در زمینه کشاورزی، نیاز به ارائه یک رویکرد هوشمندانه‌تر و کارآمدتر، بیشتر از پیش احساس می شود. در ادامه خواهیم دید که کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، به خوبی پاسخگوی این نیاز خواهد بود.

در این مقاله چالش‌هایی که کشاورزان با استفاده از روش‌های سنتی کشاورزی با آن مواجه هستند و راهکارهای ارائه شده برمبنای کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، ترسیم خواهد شد. در پایان به چگونگی شکل گیری انقلاب کشاورزی مدرن و روند جایگزینی هوش مصنوعی با روش‌های سنتی در کشاورزی، به منظور تبدیل جهان به مکانی بهتر، خواهیم پرداخت.

چرخه حیات کشاورزی چیست؟ #

 در اینجا مراحل کشاورزی سنتی آورده شده که به ترتیب عبارتند از:

آماده سازی خاک: اولین گام در کشاورزی، مهیا کردن خاک برای کاشت بذر توسط کشاورزان است. این فرآیند شامل شکستن توده‌های بزرگ خاک و حذف زباله‌هایی مانند چوب، سنگ و ریشه است. همچنین در ادامه برای ایجاد شرایطی ایده آل برای رشد محصولات کشاورزی، افزودن کودها و مواد آلی صورت می گیرد.

کاشت بذر: این مرحله نیازمند توجه کافی به فاصله قرارگیری دو بذر و  عمق کاشت آن ها می باشد. در این مرحله شرایط اقلیمی مانند دما، رطوبت و بارندگی نقش مهمی ایفا می کنند.

افزودن کودها: حفظ حاصلخیزی خاک عامل مهمی است تا کشاورز بتواند به کشت محصولات سالم و مغذی ادامه دهد.  کودهای کشاورزی به دلیل دارا بودن مواد مغذی طبیعی مانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم مکمل بسیار مناسبی برای تأمین عناصر مورد نیاز در خاک زمین های کشاورزی هستند. بنابراین مشاهده می کنیم که این مرحله نیز تأثیر بسزایی در تعیین کیفیت محصولات دارد.

آبیاری: آبیاری مناسب به مرطوب نگه داشتن خاک و حفظ میزان رطوبت خاک کمک می کند، از آنجایی که آبیاری بی رویه می تواند رشد محصولات را مختل  کند و اگر به درستی انجام نشود می تواند منجر به آسیب دیدن محصولات شود، این مرحله نیازمند دقت و توجه بسیاری است.

حفاظت در برابر علف های هرز: علف های هرز گیاهان ناخواسته ای هستند که در نزدیکی محصولات کشاورزی و در محدوه ی مزارع کشاورزی رشد می کنند. جلوگیری از رشد علف های هرز امری ضروری است زیرا رویش علف های هرز کاهش کیفیت محصولات، تداخل با برداشت محصول  و در نهایت افزایش هزینه های تولید را به دنبال خواهد داشت.

برداشت محصول: این مرحله شامل جمع آوری محصولات آماده ی برداشت از مزارع و زمین های کشاورزی است. تحقق این روند در گرو صرف هزینه، انرژی و نیروی کار در یک بازه زمانی بسیار محدود است. قدم بعدی پس از برداشت محصول، فرآیند تمیز کردن، مرتب سازی، بسته بندی و نگهداری در محیطی خنک و مناسب است.

ذخیره سازی: مرحله ی ذخیره سازی مرحله ی پایانی سیستم برداشت محصول محسوب می شود که در طی آن محصولات پس از انجام بسته بندی و حمل و نقل، در محیط هایی از پیش معین شده نگهداری می شوند. این کار به منظور تأمین و تضمین محصولات موردنیاز در دوره هایی غیر از زمان فعالیت های کشاورزی صورت می گیرد.

چالش های پیش روی کشاورزان با استفاده از روش های سنتی کشاورزی #

در چرخه ی حیات کشاورزی عوامل اقلیمی مانند بارندگی، دما و رطوبت نقش مهمی ایفا می کنند. با روند رو به رشد کشاورزی و نیاز مبرم به تأمین منابع آب و زمین، انجام فعالیت های کشاورزی روز به روز دشوارتر می شود. از طرفی دیگر پیامدهایی مانند جنگل زدایی و آلودگی منجر به تغییرات آب و هوایی می شوند و در نتیجه کشاورزان در مسیر آماده سازی خاک، کاشت بذر و برداشت دچار مشکل می شوند.

بکارگیری مواد مغذی کافی در خاک برای به دست آوردن محصولات کشاورزی غنی و باکیفیت امری غیر قابل انکار است. با تأمین  سه ماده مغذی اصلی نیتروژن (N)، فسفر (P) و پتاسیم (K) در خاک می توان میزان بازدهی زمین را بالاتر برد. بدیهی است که کمبود مواد مغذی می تواند منجر به کیفیت پایین محصولات شود.

در این میان حفاظت زمین های کشاورزی از علف های هرز اهمیت بسزایی پیدا می کند چراکه در صورت عدم کنترل و نظارت بر رشد آن ها، تمامی مواد مغذی و مفید در خاک را جذب می کنند و باعث کمبود تغذیه محصولات و در نهایت افزایش هزینه های تولید می شود.

به بیانی دیگر صنعت کشاورزی برای دستیابی به تولید محصولات سالم تر، کنترل آفات، نظارت بر خاک و شرایط رشد، سازماندهی داده ها برای کشاورزان، کمک به کنترل حجم کار، بهبود طیف گسترده ای از وظایف مرتبط با کشاورزی و در کل زنجیره تامین مواد غذایی، به کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی و جدیدترین فناوری ها در این زمینه روی می آورد.

برنامه کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی #

در اینجا پرسشی بوجود می آید درباره ی اینکه هوش مصنوعی در چه حیطه هایی به یاری کشاورزی می آید؟  

  • سیستم پیش بینی آب و هوا با هوش مصنوعی
  • سیستم هوشمند پایش سلامت خاک و محصول
  • هوش مصنوعی در پایش خاک
  • کشاورزی دقیق و تجزیه و تحلیل پیش‌بینی‌کننده با هوش مصنوعی
  • رباتیک در کشاورزی
  • سیستم مجهز به هوش مصنوعی برای تشخیص آفات

سیستم پیش بینی آب و هوا با هوش مصنوعی

به دنبال تغییر شرایط اقلیمی و افزایش آلودگی های زیست محیطی، تعیین زمان مناسب برای کاشت بذر برای کشاورزان دشوارتر از گذشته شده است. با کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی  می توان شرایط آب و هوایی را به راحتی پیش بینی و تجزیه و تحلیل کرد. این موضوع به کشاورزان کمک می کند تا زمان کاشت بذرها و نوع محصول را به درستی برنامه ریزی کنند.

سیستم هوشمند پایش سلامت خاک و محصول

این فناوری یکی دیگر از مصداق های بارز کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی است. نوع خاک و تغذیه خاک عامل مهمی در نوع کشت و کیفیت محصول است. با توجه به افزایش فعالیت های کشاورزی و جنگل زدایی کیفیت خاک کاهش می یابد و تعیین کیفیت خاک دشوارتر از قبل می شود.

خوشبختانه یک استارت‌آپ فناوری آلمانی به نام PEAT برنامه ای کاربردی مبتنی بر هوش مصنوعی به نام Plantix را توسعه داده است که با قابلیت شناسایی کمبود مواد مغذی در خاک و وجود آفات و بیماری‌های گیاهی،  به بهبود کیفیت برداشت محصولات کمک می کند.

این برنامه که دارای فناوری تشخیص تصویر است به کشاورزان این امکان را می دهد تا با استفاده از گوشی های هوشمند از گیاهان عکس بگیرند و به آسانی مقدار و نوع کود مورد نیاز خاک را تشخیص بدهند. علاوه بر این با استفاده از این اپلیکیشن می‌توان ویدیوهای آموزشی کوتاه و سودمندی را در زمینه تکنیک‌های احیای خاک و نکات و راه‌حل‌های کاربردی مشاهده کرد.

 

در اقدامی مشابه، Trace Genomics که یکی دیگر از شرکت‌های مبتنی بر یادگیری ماشینی است و اهداف و برنامه های آن در راستای کمک به کشاورزان است.  با تجزیه و تحلیل و کنترل کیفیت خاک، به کشاورزان این امکان را می دهد تا بتوانند محصولات را در بالاترین سطح کیفیت تولید کنند. این سیستم در زمینه کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، با نظارت بر وضعیت سلامت خاک و محصول، کشاورزان را به سوی صنعت کشاورزی نوین با حداکثر میزان بهره وری سوق می دهد.

هوش مصنوعی در پایش خاک

یکی از جدیدترین روش های سودمند در راستای کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، تجزیه و تحلیل سلامت محصول توسط هواپیماهای بدون سرنشین  SkySqurrel Technologies است. این سیستم با ارائه راه حل های تصویربرداری Ariel با استفاده از پهپاد، کار نظارت بر سلامت محصولات را انجام می دهد. در این تکنیک، پهپاد داده‌ها را از مزارع جمع‌آوری می‌کند و پس از انتقال اطلاعات از طریق درایو USB از پهپاد به رایانه، کارشناسان آنالیز داده ها را انجام می دهند.

این شرکت از الگوریتم های مشخصی برای تجزیه و تحلیل تصاویر گرفته شده پیروی می کند و در پایان گزارش مفصلی حاوی سلامت فعلی مزرعه ارائه می دهد. این تکنولوژی با این هدف مهیا شده است تا کشاورزان بتواند آفات و باکتری ها را شناسایی کنند و با انجام به موقع اقدامات لازم و سایر روش ها آن ها را ریشه کن کنند.

کشاورزی دقیق و تجزیه و تحلیل پیش‌بینی‌کننده با هوش مصنوعی

امروزه با کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، شرکت‌های متعددی موفق شده اند تا با توسعه و معرفی به روزترین برنامه‌ها و ابزارها، روش های کارآمدتری را در اختیار کشاورزان قرار دهند و آن ها را در مورد نحوه چگونگی مدیریت آب، تناوب زراعی، برداشت به‌موقع، تنوع محصول، کاشت بهینه، مقابله با آفت و به طور کلی مدیریت منابع راهنمایی کنند.

در حالی که کشاورزی در دنیای امروز با محدودیت های بسیاری رو به رو است این کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی است که نقش اساسی را در تأمین بخش عمده ی مواد غذایی مردم جهان ایفا خواهد کرد. هوش مصنوعی با به کارگیری الگوریتم های یادگیری ماشین در ارتباط با تصاویر گرفته شده توسط ماهواره ها و هواپیماهای بدون سرنشین، پیش بینی شرایط آب و هوایی با  فناوری های مجهز، تجزیه تحلیل شرایط محصولات، ارزیابی میزان دما و بارش، نظارت بر مزارع و مقابله با آفت ها، شرایط منسجم و پایداری را در کشاورزی به ارمغان می آورد.

در حال حاضر کشاورزان حتی بدون اتصال اینترنتی می‌توانند از طریق ابزارهای ساده ای مانند تلفن دارای پیامک و اپلیکیشن Sowing از مزایای کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی بهره مند شوند. علاوه بر این کشاورزان با دسترسی به Wi-Fi و دریافت برنامه‌ ی طراحی شده برمبنای هوش مصنوعی، به صورت مستمر کنترل و نظارت مزارع خود را در دست می گیرند. با به کارگیری هوش مصنوعی در کشاورزی و راهکارهایی در زمینه ی اینترنت اشیا، کشاورزان می توانند بدون کاهش و تخریب منابع طبیعی ارزشمند، نیازهای بشر را برای افزایش تولید مواد غذایی، رشد پایدار و افزایش درآمد برآورده کنند.

در آینده با کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، کشاورزان موفق می شوند تا  با استفاده از داده‌ها عملکردشان را از سطح ردیف‌های منفرد گیاهان تا فناوری‌های منحصر به فرد کشاورزی، بهینه سازی کنند.

رباتیک در کشاورزی

شرکت‌های هوش مصنوعی در حال توسعه ربات‌هایی هستند که در مقایسه با انسان به راحتی می‌توانند چندین کار را در مزارع کشاورزی به طور همزمان انجام دهند. این نوع ربات برای بررسی کیفیت محصولات، تشخیص و کنترل علف‌های هرز، برداشت محصولات با سرعتی سریع‌تر و حجم‌های بالاتر و بسته بندی آن ها آموزش دیده است. از این رو این ربات ها به خوبی قادر به مبارزه با چالش های پیش روی نیروی کار کشاورزی هستند و گزینه پیشرفته تری در میحث کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی محسوب می شوند.

سیستم مجهز به هوش مصنوعی برای تشخیص آفات

در ادامه تلاشمان برای ترسیم انواع کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، به بیان چگونگی سیستم‌های هوش مصنوعی با هدف تشخیص انواع آفات می پردازیم. یکی از مخرب ترین و بدترین عوامل در کشاورزی، آفات هستند که به محصولات زراعی آسیب های جبران ناپذیری می رسانند.

به بیانی ساده کشاورزان با مقایسه تصاویر ماهواره‌ای با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی  و داده‌های تاریخ دار و زمان بندی شده به آسانی تشخیص می‌دهند که اگر آفتی فرود آمده است از چه نوع حشره ای است و برای نابودی آن چه راهکاری مناسب تر است. یکی دیگر از خدمات قابل توجه در این زمینه هشدارهایی است که به صورت خودکار به گوشی‌های هوشمند کشاورزان ارسال می‌شود تا بتوانند اقدامات احتیاطی لازم را به عمل بیاورند.

نتیجه گیری #

کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی، کشاورزان را در مسیر توسعه و مکانیزه شدن صنعت کشاورزی قرار خواهد داد تا علاوه بر پرداختن به کشت دقیق تر و با عملکرد بهتر، برای دست یابی به محصولات بیشتر و با کیفیت تر اقدام کنند و  در عین حال به استفاده ی کمتری از منابع روی بیاورند.

با هر گامی که شرکت‌های ارائه کننده خدمات مبتنی بر هوش مصنوعی ، در جهت بهبود یادگیری ماشینی و کاربرد هوش مصنوعی بر می دارند، پیشرفت های تکنولوژیک بیشتر و و برنامه های کاربردی مفیدتری به منصه ظهور می رسند. فناوری هایی مانند هواپیماهای بدون سرنشین، ماشین های خودکار، ربات های هوشمند، همه و همه در راستای پیشبرد هدفی بزرگ تر با عنوان کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی در جهت تأمین مواد غذایی جمعیت ساکن بر سیاره زمین است.

منابع #

اگر به اطلاعات بیشتری درباره هوش مصنوعی در کشاورزی نیاز دارید؛ شما می ­توانید با خواندن این مقاله تخصصی اطلاعات مفیدی را بدست آورید.

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2020/11/artificial-intelligence-in-agriculture-using-modern-day-ai-to-solve-traditional-farming-problems/

لینک کوتاه این مقاله:
الهام توحیدی
الهام توحیدی

دیدگاه (1)

  1. Sara rojhan
    18 شهریور 1401

    👍👍

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.