هوش مصنوعی در کشاورزی: کامل‌ترین راهنمای کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری

زمان مطالعه: 11 دقیقه

استفاده از هوش مصنوعی برای حل مشکلات کشاورزی سنتی

فناوری هوش مصنوعی بر مبنای یک سری اصول شکل گرفته است که انسان هوشمند می‌‌تواند آن‌‌ها را تعریف کند، به ماشین ارائه دهد، آن ماشین را با آموزش، هوشمند کند و برای فرایندهای مورد نیاز خود آماده نماید. تمام این فرایندها به طریقی انجام می‌‌شود که در نهایت یک ماشین به راحتی بتواند از یک انسان تقلید کند و همان وظایفی را انجام دهد که انسان انجام می‌‌دهد؛ از ساده‌‌ترین تسک‌‌ها گرفته تا کارهای حتی پیچیده‌‌تر که انسان‌‌ها آن‌‌ها را با درصد خطای بیشتری انجام می‌‌دهند. اهداف هوش مصنوعی شامل یادگیری، استدلال و ادراک است.

ما در آغاز دوران طلایی هوش مصنوعی هستیم. پیشرفت‌‌های اخیر منجر به ابداعی شده است که تا پیش از این تنها در دنیای فیلم‌‌های علمی تخیلی وجود داشته است. ما اکنون تنها قدم‌‌های اول را برداشته‌‌ایم و هنوز جا برای پیشرفت‌‌های بیشتر وجود دارد.

جف بزوس، مدیر عامل آمازون

کشاورزی نقش بسزایی در اقتصاد کشورها دارد. افزایش جمعیت جهان سبب افزایش نیاز به غذا شده است؛ لذا دیگر، روش‌­های سنتی کشاورزی نمی‌­تواند پاسخگوی نیاز انسان‌­ها باشد. در سال­‌های اخیر، هوش مصنوعی انقلابی در صنعت کشاورزی ایجاد کرده است. روش‌­های جدید مبتنی بر تکنولوژی هوش مصنوعی سبب تولید محصولات باکیفیت‌تر، بیشتر و کم‌هزینه‌تر شده است.

از طرف دیگر، انسان‌ها از گذشته‌های دور از شیر، پوست، پشم و گوشت حیوانات استفاده می‌کنند. بنابراین می‏توان دام‌پروری را یکی از مشاغل اساسی نام برد. امروزه ما شاهد کمک گرفتن از فناوری­‌های جدید به‌ویژه هوش مصنوعی در بهبود بخش‌­های مختلف دامپروری، هستیم. هوش مصنوعی به کمک فناوری­‌های مختلف خود می­تواند کیفیت و کمیت محصولات دامی را پیش­‌بینی کند و به مزرعه­‌داران جهت مدیریت بهتر دامداری خود کمک نماید. در این مقاله به بررسی کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری می‏پردازیم، پس تا انتها با ما همراه باشید…

کشاورزی و هوش مصنوعی

برخی از نمونه‌‌های به‌کارگیری این فناوری، در سیستم‌‌های گوناگونی اکنون در دسترس ماست: در سامانه‌های تشخیص شیء که بر اساس بینایی ماشین در اتومبیل‌‌های خودران تعبیه شده است؛ در موتورهای پیشنهاد خودکار که بر اساس نیازها یا علایق شما یا سابقه خرید شما، محصولی را پیشنهاد می‌‌کنند، یا در سرویس‌‌های هوشمند گفتار و تشخیص زبان برای دستیارهای مجازی نظیر سیری در اپل، الکسا و غیره، این فناوری‌های هوشمند وجود دارد.

تا امروز، هوش مصنوعی در تمام حوزه‌‌ها و صنایع تأثیر بسزایی داشته است و هر صنعتی برای جایگزین کردن اتوماسیون‌‌های خودکار در فرایندهای خاص خود، به دنبال استفاده از ماشین‌آلات هوشمند یا سرویس‌‌های هوش مصنوعی است.

کشاورزی و زراعت یکی از قدیمی‌‌ترین و مهم‌‌ترین فعالیت‌‌های سودآور در جهان است. این صنعت در همه کشورها نقش مهمی در بخش اقتصادی دارد. در سراسر جهان، کشاورزی یک صنعت پربازده است و ارزش آن در دنیا به حدود 5 تریلیون دلار می‌‌رسد.

پیش‌‌بینی می‌‌شود جمعیت جهان تا سال 2050 به بیش از 9 میلیارد نفر برسد. بنابراین برای تأمین تقاضای این جمعیت به 70٪ افزایش تولید محصولات کشاورزی نیاز است. از آن‌جا که جمعیت جهان در حال افزایش است، به همین دلیل آب و منابع حیاتی زمین برای ادامه زنجیره تأمین تقاضا کافی نیست. بنابراین، ما به یک روش هوشمندانه‌‌تر برای تامین مواد غذایی طبیعی نیاز داریم و می‌‌بایست راهکارهایی را برای دستیابی به کشاورزی صنعتی‌‌تر و هوشمند و نیز کارآیی بیشتر به کار بندیم.

در این مقاله، چالش‌‌های پیش روی کشاورزان را که با استفاده از روش‌‌های سنتی کشاورزی با آن روبه‌رو می‌‌شوند بررسی می‌‌کنیم و درباره این‌‌که چگونه هوش مصنوعی انقلابی در کشاورزی ایجاد می‌‌کند، صحبت خواهیم کرد. در خلال بحث در می‌‌یابیم که چطور هوش مصنوعی با استفاده از روش‌‌های کارآمدتر، جایگزین روش‌‌های سنتی خواهد شد و به جهان برای تبدیل شدن به یک مکان بهتر کمک خواهد کرد.

دسته‌‏بندی کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری

به‌منظور بررسی ساده‌­تر کارکردهای هوش مصنوعی و فناوری­‌های آن در صنعت کشاورزی و دام‌پروری، این حوزه را در دودسته مجزای زیر بررسی می‏‌نماییم که به شرح زیر هست:

1. کشاورزی (زمین­‌های زراعی و گلخانه)
2. دام‌پروری

در ادامه، کارکردهای هوش مصنوعی در دسته‌‏های مختلف حوزه کشاورزی و دام‏پروری شرح داده می‌‏شود.

1. کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی (زمین­های زراعی و گلخانه)

در سال‌های اخیر، جمعیت جهان با سرعت زیادی رو به افزایش است و این نیاز بیشتر به تولید محصولات زراعی و دامی را همراه دارد. هوش مصنوعی در صنعت کشاورزی در هر دو بخش زمین­‌های زراعی و گلخانه­‌ها، برای افزایش بهره‌وری و بازدهی به کار گرفته‌شده است. با کمک این فناوری، کشاورزان می‌توانند شرایط آب و هوایی، دما، سیستم آبیاری و شرایط خاک را موردبررسی قرار دهند و تصمیمات بهینه­‌تری را در خصوص کاشت، داشت و برداشت محصولات خود، اتخاذ کنند. برخی از کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری در دسته زمین‌های زراعی و گلخانه به شرح ذیل است:

1. تصمیم­گیری بر مبنای الگوهای آب و هواییWeather Forecasting
2. پیش­بینی، کنترل و هشدار تغییرات شرایط محیطی گلخانه‌ها
3. نظارت بر سلامتی محصولMonitoring Crop and Soil Health
4. آنالیز و پایش خاکSoil Analysis and Monitoring
5. کاشت هوشمند محصول
6. آبیاری هوشمندSmart Irrigation
7. تشخیص آفاتDisease Detection
8. سم‌پاشی آفات و حذف علف‌های هرزDecrease Pesticide Usage
9. رصد میزان رشد محصول
10. ربات­های برداشت محصول
11. چت‌­بات­‌ها و دستیاران هوشمند کشاورزی

در ادامه به تشریح کارکردهای فوق می­پردازیم.

1.1. تصمیم­‌گیری بر مبنای الگوهای آب ­و­ هوایی

پیش‌­بینی درست آب‌وهوا در صنعت کشاورزی یک امر بسیار تأثیرگذار است. هواشناسان در سال­‌های اخیر به کمک هوش مصنوعی توانسته‌­اند اطلاعات بهتر و دقیق­تری ارائه دهند. این پیش‏‌بینی‌‏های آب‏ و هوایی به یاری کشاورزان شتافته و منجر به تعیین مناسب الگوهای کاشت محصول و روش آبیاری شده که عملکرد کشاورزان را به میزان قابل‌توجهی بهبود بخشیده است.

1.2. پیش‌­بینی، کنترل و هشدار تغییرات شرایط محیطی گلخانه‌ها

شرایط گلخانه‌ها ازلحاظ رطوبت، دما و نور با توجه به محصول کشت‌شده باید تحت کنترل باشد. تغییر در این شرایط می‌­تواند در کیفیت محصول تأثیر بسزایی داشته باشد. هوش مصنوعی در این زمینه می­‌تواند محیط گلخانه­ را کنترل، تغییرات را ثبت و در صورت نیاز به مسئول گلخانه به کمک پیامک اطلاع‌رسانی ­کند.

1.3. نظارت بر سلامت محصول

علائم ظاهرشده بر روی محصولات کشاورزی می­تواند نشان‌دهنده­ نوع بیماری و یا کمبود ماده غذایی در آ‏ن‌ها باشد. امروزه نرم‌­افزارهایی به کمک فناوری بینایی ماشین توسعه داده‌شده که تنها با عکس­برداری از محصول، به کشاورزان در خصوص سلامت محصولشان اطلاع‌رسانی می­کند. این کاربرد هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری به مزرعه‌داران کمک می‌کند تا از شیوع بیماری و آفت در بین محصولاتشان جلوگیری کنند.

1.4. آنالیز و پایش خاک

ارزیابی دقیق سلامت خاک، یکی از کلیدهای موفقیت در کشاورزی محسوب می­شود. هوش مصنوعی می­تواند با کمک حسگرها، دوربین­‌ها و پهبادها، بر سلامت خاک نظارت کرده و عواملی از قبیل نقص‌­های احتمالی و کمبود مواد مغذی را شناسایی کند و در صورت وجود هرگونه کمبود ماده مغذی و یا تشخیص آفات در خاک، راه‌حل رفع مشکل را در اختیار کشاورزان قرار ‌دهد.

1.5. کاشت هوشمند محصول

هوش مصنوعی می­‌تواند به فرآیند کاشت محصول در مزارع و گلخانه‌ها نیز کمک کند. این فناوری به‌وسیله دو حوزه رباتیک و اینترنت اشیاء به کاشت محصول می­پردازد. این امر به دلیل بی‌‏نیازی از حضور کارگران دوره‏ای و فصلی برای کاشت محصول، سبب کاهش هزینه­‌های مزرعه و گلخانه‌داران خواهد شد.

1.6. آبیاری هوشمند

تشخیص زمان آبیاری زمین­ه‌ای زراعی و یا گلخانه‌ها، یکی از چالش­های کشاورزی محسوب می­گردد. در یک زمین زراعی و یا گلخانه، نوع محصول، گرمای محیط و زاویه تابش نور خورشید، بر روی نیاز محصولات به آبیاری تأثیر می­گذارد. سیستم­‌های هوش مصنوعی از سنسورها کمک می­گیرند تا با تجزیه‌وتحلیل میزان رطوبت خاک و شرایط آب­‌و­هوایی، فرآیند آبیاری را به‌صورت خودکار انجام دهند.

1.7. تشخیص آفات

یکی از نگرانی­‌های کشاورزان، آفت زدن محصولات آن­هاست. برای شناسایی یک محصول بیمار و انجام اقدامات لازم برای از بین بردن آفات آن، تخصص و تجربه مناسب لازم است. تشخیص بیماری­ها و اقدامات کنترلی می‌تواند به‌طور مؤثر توسط سیستم‌­های مبتنی بر هوش مصنوعی انجام شود. استارتاپ‌های حوزه هوش مصنوعی در صنعت کشاورزی، نرم‌افزاری را توسعه داده‌­اند که با گرفتن یک عکس ساده توسط گوشی همراه، می­‌تواند نوع آفت و روش مقابله با آن را ارائه دهد.

1.8. سم­پاشی آفات و حذف علف­‌های هرز

آفات و علف­‌های هرز، مهم­ترین عامل در از بین رفتن محصولات کشاورزی است. متخصصان هوش مصنوعی برای مبارزه با آفات و علف‌­­های هرز، سیستم‌­هایی را توسعه داده‌­اند که می­توان به کمک آن­ها تنها بر روی مناطق آفت‌زده سم­پاشی کرد و یا علف­‌های هرز را از بین برد. این سیستم‌­ها در جهت کاهش آلودگی­‌های خاک و آب­های زیرزمینی بسیار مؤثر هستند.

1.9. رصد میزان رشد محصول

اگر محصولات در زمان نامناسب برداشت شوند، کیفیت مطلوبی به همراه نخواهند داشت؛ لذا تشخیص میزان رشد محصولات در یک زمین زراعی و یا گلخانه بسیار مهم است. استارتاپ­‌های هوش مصنوعی در زمینۀ کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری با استفاده از فناوری­‌هایی از قبیل بینایی ماشین و رباتیک، ربات­‌هایی را توسعه داده­اند که می‌­توانند بخش‌­های مختلف در یک زمین زراعی و یا گلخانه را اسکن کرده و میزان رشد محصولات را تعیین کنند. سپس این ربات­‌ها بر اساس داده­‌های به‌دست‌آمده، بخش­های مختلف یک زمین زراعی و یا گلخانه را جهت برداشت محصولات و با توجه به تعداد محصولات رسیده، اولویت‌بندی می­‌کنند.

1.10. ربات­‌های برداشت محصول

برداشت محصول، یک فعالیت سخت و زمان­بر است. در زمین­ه‌ای زراعی و یا گلخانه‌ها، بیشترین تعداد کارگران در بخش برداشت محصول فعالیت می­‌کنند. در سال­های اخیر، استارتاپ‌­های زیادی با کمک گرفتن از هوش مصنوعی، ربات­‌هایی را توسعه داده‌­اند که می­‌توانند در زمان کم و بدون آسیب به محصولات، آن­ها را برداشت کنند که این امر سبب کاهش هزینه‌­ها نیز می­‌گردد.

1.11. چت­‌بات‌­ها و دستیاران هوشمند کشاورزی

کشاورزی نیازمند اخذ تصمیمات بسیار زیاد است که تمامی آن­ها در کیفیت محصول به‌عمل‌آمده تأثیر بسیار زیادی خواهد گذاشت. دامنه داده­‌های تأثیرگذار در تصمیمات، بسیار گسترده است و ذهن انسان قادر به تحلیل همه آن­ها در کنار یکدیگر نیست. ازاین‌رو هوش مصنوعی می­‌تواند به‌عنوان یک دستیار هوشمند کشاورزی در کنار کشاورزان حضورداشته و با آمارگیری و تحلیل اطلاعات در زمان موردنیاز، به بهبود تصمیم‌گیری کشاورزان کمک کند و یا در قالب چت‌بات به پرسش­‌های آنان پاسخ دهد.

2. کاربردهای هوش مصنوعی در دام‌پروری

دام‌پروری در تأمین نیاز غذایی انسان­‌ها نقش بسیار پررنگی دارد. هوش مصنوعی با بهره‌گیری از فناوری­‌های بینایی ماشین، داده‌کاوی، رباتیک و اینترنت اشیاء به مزرعه‌داران کمک می­کند تا ظرفیت تولید و بهره‌وری مزرعه خود را بالا ببرند. هوش مصنوعی در موارد زیادی از قبیل تشخیص بیماری، مدیریت مزرعه و تولید محصولات دامی می­تواند به مزرعه‌داران کمک کند که در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری در بخش دام‌پروری پرداخته‌ایم.

1. سیستم­‌های نظارت کلی و تشخیص رفتار­های مشکوک
2. سیستم‌­های تشخیص حیوانات
3. شناسایی، پیش‌بینی و پیشگیری از بیماری­‌ها
4. تخمین وزن دام­ها
5. تشخیص زمان و میزان بهینه خرید خوراک دامی
6. پیش‌بینی میزان عملکرد محصولی
7. سیستم­‌های غذادهی خودکار

در ادامه به تشریح کاربردهای فوق پرداخته می‏شود.

2.1. سیستم‌­های نظارت کلی و تشخیص رفتار­های مشکوک

کنترل، آمارگیری و ثبت اطلاعات و تغییرات یک مزرعه بزرگ، کاری سخت، هزینه­‌بر و نیازمند نیروی انسانی زیادی است که عملکرد آن در مقابل خطاهای انسانی، آسیب‌‏پذیر هست. سیستم­‌های هوش مصنوعی می­‌توانند تمام بخش‌­های یک مزرعه بزرگ را زیر نظر داشته باشند، رفتار­ها و علائم مشکوک در حیوانات را شناسایی کرده و همچنین تغییرات محیطی در پناهگاه حیوانات را ثبت و هشدار دهند.

2.2. سیستم‌های تشخیص حیوانات

شناسایی یک حیوان خاص در میان یک یا چند گله در مواقع بسیاری یک امر ضروری است. این کار برای حفظ سلامت حیوانات، در مواقع بیماری و یا زایمان، از اهمیت بالایی برخوردار است. امروزه سیستم­‌های تشخیص چهره مبتنی بر هوش مصنوعی می‌­تواند این نیاز از مزرعه‌داران را رفع نماید. بر اساس تحقیقات انجام‌شده در این زمینه، این سیستم‌­ها در مزرعه حیوانات، دقتی تا 70 درصد دارند که برای مزرعه‌داران بزرگ رقم قابل قبولی است.

2.3. شناسایی، پیش‌بینی و پیشگیری از بیماری­‌ها

استارتاپ­‌های هوش مصنوعی فعال در بخش دام‌پروری، گجت‌­های پوشیدنی مختلفی برای حیوانات دامی تولید کرده‌اند. این گجت­‌ها به‌صورت دائم علائم تنفسی، ضربان قلب، میزان تحرک، مصرف غذا و چرخه خواب دام‌­ها را اندازه‌گیری و ثبت می‌­کنند. بر اساس تجزیه‌وتحلیل داده‌­های به‌دست‌آمده توسط این سیستم­‌ها می‌­توان بیماری­ حیوانات را به‌موقع شناسایی و یا از آن­ها پیشگیری کرد.

2.4. تخمین وزن دام‌­ها

هوش مصنوعی توانایی تخمین سریع وزن دام‏‌ها بدون نیاز به ترازو و یا ابزارهای مرتبط را دارد. بدین منظور، در محل­های خاصی از یک مزرعه، دوربین‌­هایی تعبیه می­‌شوند. ابتدا نویز عکس‌­ها به کمک ابزار­های هوش مصنوعی رفع شده، سپس با بهره‌گیری از فناوری بینایی ماشین، عکس‌­ها پردازش می­‌شوند. سیستم‌­های هوش مصنوعی بر اساس این پردازش‌­ها می­‌توانند وزن دام‌­ها را تخمین بزنند و نتیجه آن را به مزرعه‌داران ارائه دهند. برخی از کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری مانند این کاربرد در برنامه‌ریزی‌های بلندمدت مزرعه‌داران بسیار مؤثر است.

2.5. تشخیص زمان و میزان بهینه خرید خوراک دامی

تغذیه دام­ها یکی از پرهزینه‌ترین بخش­های دام‌پروری است. سیستم­های هوش مصنوعی بر اساس الگو­های مصرف خوراک دام، تعداد دام­‌ها و متوسط سن آن­ها، میزان خرید و زمان بهینه برای ثبت سفارش را محاسبه می­‌کنند. همچنین در کانتینر­ها سنسور­هایی نصب می­شود که به کمک فناوری اینترنت اشیاء می‌توانند میزان نسبتاً دقیق خوراک دامی باقی‌مانده را در لحظه اعلام کنند.

2.6. پیش‌بینی میزان عملکرد محصولی

برای دام‌پرورانی که محصولاتی مانند شیر و تخم­مرغ تولید می‏کنند، پیش‌بینی میزان محصول به‌دست‌آمده جهت برنامه‌ریزی‌های تغذیه‌­ای، انبارداری و فروش از اهمیت شایان توجهی برخوردار است. هوش مصنوعی با کمک داده­‌هایی چون سلامت و تعداد حیوانات، سیستم تغذیه­ای، فصل و شرایط محیطی می­تواند میزان محصول به‌دست‌آمده در آینده را پیش­بینی کند.

2.7. سیستم‌های غذادهی خودکار

در مزارع با حیوانات دامی مختلف، سیستم­های تغذیه‌­ای متفاوتی وجود دارد. نوع تغذیه، زمان و میزان غذادهی، برای هر دام با دیگری متفاوت است که در هرروز لازم است این فرآیند چندین بار تکرار، کنترل و ثبت شود. هوش مصنوعی با کمک گرفتن از فناوری­‌های بینایی ماشین، اینترنت اشیاء و رباتیک می­تواند سیستم‌هایی را طراحی کند که به‌صورت خودکار فرآیند غذادهی را انجام می‌دهند.

برخی از نمونه محصولات کاربردهای هوش مصنوعی در کشاورزی و دام‌پروری

نام محصول / خدمت	نام شرکت	نوع محصول	نوع ارائه	دسته	کارکرد
Plantix	Illumina	نرم‌افزار	اپلیکیشن	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	تشخیص و پیش‌بینی آفات
Disease & pest prediction	Fasal	ترکیبی	گجت	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	تشخیص و پیش‌بینی آفات
EasyScout	agro-scout	ترکیبی	گجت	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	سم‌پاشی آفات و حذف علف‌های هرز
Water Fox	HelioPas AI	نرم‌افزار	اپلیکیشن	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	آنالیز و پایش خاک
AUTOMATIC IRRIGATION SYSTEM	AI watering	ترکیبی	گجت	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	آبیاری هوشمند
Real-Time Detection	Root.ai	سخت‌افزار	ربات	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	رصد میزان رشد محصول
Gentle Touch	Root.ai	سخت‌افزار	ربات	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	برداشت محصول
نام محصول / خدمت	نام شرکت	نوع محصول	نوع ارائه	دسته	کارکرد
Intelligent Motion	Root.ai	نرم‌افزار	ربات	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	برداشت محصول
The AgEye Platform	ageye tech	ترکیبی	گجت	کشاورزی(زمین‌های زراعی و گلخانه)	پیش‌بینی، کنترل و هشدار تغییرات شرایط محیطی گلخانه‌ها
Piggy Check	meier-brakenberg	نرم‌افزار	اپلیکیشن	دام‌پروری	تخمین وزن دام‌ها
Milk Producers	cattle eye	نرم‌افزار	سرویس ابری	دام‌پروری	سیستم‌های تشخیص حیوانات
Digital Inspector	Herd dogg	نرم‌افزار	سرویس ابری	دام‌پروری	سیستم‌های نظارت کلی و تشخیص رفتار‌های مشکوک
Piguard	serket	نرم‌افزار	اپلیکیشن	دام‌پروری	شناسایی، پیش‌بینی و پیشگیری از بیماری‌ها /  سیستم‌های نظارت کلی و تشخیص رفتار‌ها مشکوک
ARC	Herd dogg	نرم‌افزار	سرویس ابری	دام‌پروری	شناسایی، پیش‌بینی و پیشگیری از بیماری‌ها
نام محصول / خدمت	نام شرکت	نوع محصول	نوع ارائه	دسته	کارکرد
Ida	connecterra	نرم‌افزار	سرویس ابری	دام‌پروری	شناسایی، پیش‌بینی و پیشگیری از بیماری‌ها

چرخه حیات در کشاورزی

ما می‌‌توانیم چرخه‌ حیات صنعت کشاورزی را به بخش‌‌های مختلف تقسیم کنیم:

• آماده‌‌سازی خاک: تهیه خاک اولین مرحله کشاورزی است که مزرعه‌داران با تکنیک‌‌های خاص خود، خاک را برای کاشت بذر آماده می‌‌کنند. این فرایند شامل شکستن توده‌‌های بزرگ خاک و از بین بردن بقایایی مانند چوب، سنگ و ریشه است. همچنین، افزودن کودها و مواد آلی بسته به نوع محصول در این مرحله انجام می‌‌شود تا شرایط ایده‌آلی برای رشد محصولات جدید ایجاد شود.
• کاشت بذر: این مرحله نیاز به توجه به فاصله میان دو بذر کاشته شده و عمق کاشت بذر دارد. در این مرحله شرایط آب‌‌وهوایی مانند دما، رطوبت و بارندگی نقش مهمی دارند.
• افزودن کودها: برای حفظ حاصلخیزی خاک، کودریزی یک عامل مهم است. بنابراین کشاورز می‌‌تواند به پرورش محصولات مغذی و سالم ادامه دهد. کشاورزان به استفاده از کودها روی می‌‌آورند، زیرا این مواد حاوی مواد مغذی گیاهی مانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم‌اند. کودها به سادگی مواد مغذی کاشته شده در مزارع کشاورزی را برای تکمیل عناصر مورد نیاز محصول که به طور طبیعی در خاک کاشته می‌‌شوند، فراهم می‌‌آورند. این مرحله است که کیفیت محصول نهایی را تعیین می‌‌کند.
• آبیاری: این مرحله به مرطوب نگه داشتن خاک و حفظ رطوبت زمین کمک می‌‌کند. آبیاری زمین به روش غرق‌آبی یا روش‌‌های دیگری که به آبیاری بیش از حد زمین می‌‌انجامد، می‌‌تواند رشد محصولات را مختل کند و اگر به درستی انجام نشود، منجر به آسیب جدی به محصولات می‌‌شود.

• جلوگیری از رویش علف‌‌های هرز: علف‌‌های هرز گیاهان ناخواسته‌‌ای‌‌اند که در نزدیکی محصولات یا در مرز میان کشتزارها و مزارع رشد می‌‌کنند. این گیاهان عموما مواد مغذی خاک را جذب می‌‌کنند و رویش ناخواسته آن‌‌ها کیفیت خاک را پایین می‌‌آورد، چرا که مواد مغذی خاک برای به عمل آمدن محصول اصلی مورد نیازند. جلوگیری از رویش علف‌‌های هرز مهم است، زیرا علف‌‌های هرز باعث کاهش عملکرد، افزایش هزینه تولید، تداخل در برداشت محصول و کاهش کیفیت محصول می‌‌شوند.
• برداشت: این مرحله، فرایند جمع‌‌آوری محصولات رسیده از مزارع و کشتزارها را در بر می‌‌گیرد. برای این فعالیت به کارگران زیادی احتیاج است و این فعالیت، کاری پرزحمت است. این مرحله همچنین شامل کارهایی مانند تمیزکردن، مرتب‌سازی، بسته‌‌بندی و خنک‌سازی پس از برداشت محصول است.
• ذخیره‌سازی و انبار: این مرحله، در حقیقت پروسه پس از برداشت محصول است که طی آن محصولات به گونه‌‌ای نگهداری می‌‌شوند که امنیت غذایی آن‌ها را در زمان‌هایی غیر از دوره‌‌های کشاورزی تضمین کند. همچنین شامل بسته‌بندی و حمل‌ونقل محصولات زراعی است.

استفاده از روش‌‌های سنتی کشاورزی و چالش‌‌های پیش روی کشاورزان

چالش‌‌های کلی موجود در حوزه کشاورزی را می‌‌توان این‌طور لیست کرد:

• در کشاورزی عوامل آب‌وهوایی مانند بارندگی، دما و رطوبت نقش مهمی در چرخه عمر کشاورزی دارند. افزایش روند جنگل‌زدایی و به تبع آن، آلودگی‌‌های شیمیایی منجر به تغییرات آب‌وهوایی می‌‌شود، بنابراین تصمیم‌گیری برای آماده‌‌سازی خاک، کاشت بذر و برداشت محصول برای کشاورزان دشوار است.
• هر محصول به تغذیه خاصی در خاک نیاز دارد. 3 عنصر اصلی ازت (N)، فسفر (P) و پتاسیم (K) مورد نیاز خاک کشاورزی است. کمبود مواد مغذی می‌‌تواند منجر به کیفیت پایین محصولات شود.
• همان‌طور که در چارت مربوط به چرخه حیات کشاورزی می‌‌بینیم، جلوگیری از رویش علف‌‌های هرز که به اصطلاح تنک‌ کردن نامیده می‌‌شود، نقش مهمی در فرایند زراعت دارد. رویش علف‌‌های هرز اگر کنترل نشود، می‌‌تواند منجر به افزایش هزینه تولید شود و همچنین مواد مغذی را از خاک جذب می‌‌کند که می‌‌تواند باعث کمبود عناصر تغذیه‌‌ای موجود در خاک شود.

کاربردهای فناوری هوش مصنوعی در کشاورزی

صنعت کشاورزی برای کمک به تولید محصولات سالم، کنترل آفات، نظارت بر خاک و بهبود شرایط رشد از یک طرف و از طرف دیگر به منظور سازماندهی داده‌‌ها برای کشاورزان، کمک به حجم کار و بهبود طیف وسیعی از وظایف مربوط به کشاورزی در کل زنجیره تامین مواد غذایی، به فناوری‌‌های هوش مصنوعی روی آورده است.

استفاده از هوش مصنوعی برای پیش‌‌بینی آب‌‌وهوا: با تغییر در شرایط آب‌‌وهوایی و افزایش آلودگی، تعیین زمان مناسب برای کاشت بذر برای کشاورزان دشوار شده است، با کمک هوش مصنوعی کشاورزان می‌‌توانند با پیش‌‌بینی هوشمند هوا همراه شوند و شرایط آب‌‌وهوایی را تجزیه و تحلیل کنند که به آن‌‌ها کمک می‌‌کند بر اساس نوع محصول مورد نظر خود، بتوانند برنامه‌ریزی کنند چه زمان بذرها باید کاشته شود.

سیستم نظارت بر سلامت خاک و محصول: نوع خاک و تغذیه خاک تاثیر مهمی در نوع محصول و کیفیت آن دارد. به دلیل افزایش آلودگی‌‌های محیطی، افزایش روند جنگل‌زدایی و به تبع آن، باران‌‌های فصلی و فرسایش زمین، زمین‌‌های خوب زراعتی در حال تخریب گسترده‌‌اند و تعیین و افزایش کیفیت خاک فرایندی سخت شده است.

یک استارتاپ فناور- محور مستقر در آلمان با عنوان PEAT یک برنامه مبتنی بر هوش مصنوعی به نام Plantix ایجاد کرده است که می‌‌تواند کمبود مواد مغذی موجود در خاک از جمله آفات و بیماری‌‌های گیاهی را شناسایی کند. با استفاده از این تکنولوژی، کشاورزان همچنین می‌‌توانند درباره استفاده از کودی که به بهبود کیفیت برداشت کمک می‌‌کند، ایده بگیرند. این برنامه از فناوری مبتنی بر تشخیص تصویر استفاده می‌‌کند. کشاورز می‌‌تواند با استفاده از تلفن‌‌های هوشمند، تصاویر گیاهان را ثبت کند. ما همچنین می‌‌توانیم تکنیک‌‌های بازسازی خاک را با نکات و راه‌‌حل‌‌های دیگر از طریق فیلم‌‌های کوتاهی که در این برنامه بارگذاری می‌‌شود، مشاهده کنیم.

به همین ترتیب، Trace Genomics یکی دیگر از شرکت‌‌های مبتنی بر یادگیری ماشین است که به کشاورزان کمک می‌‌کند تا آنالیز خاک را برای کشاورزان انجام دهند. این نوع برنامه‌‌ها به کشاورزان کمک می‌‌کند تا شرایط بهداشتی خاک و محصولات را کنترل کرده و محصولات سالم و با بهره‌‌وری بالاتر تولید کنند.

تجزیه‌‌وتحلیل سلامت محصولات توسط پهپادها: تکنولوژی SkySqurrel راه‌‌حل‌‌های تصویربرداری Ariel مبتنی بر دِرون‌‌ها و پهپادها را برای نظارت بر سلامت محصولات به ارمغان آورده است. در این تکنیک، پهپادها و دِرون‌‌ها داده‌‌ها را از زمین‌‌ها گرفته و سپس اطلاعات را از طریق درایو USB از پرنده هوشمند به کامپیوتر منتقل کرده و متخصصان آن‌ها را تجزیه و تحلیل می‌‌کنند.

این شرکت از الگوریتم‌‌هایی برای تجزیه و تحلیل تصاویر ثبت‌شده پهپادها استفاده می‌کند و گزارش دقیقی درباره میزان سلامت فعلی مزرعه ارائه می‌‌کند. این به کشاورز کمک می‌‌کند آفات و باکتری‌‌های موجود در زمین زراعی را شناسایی کند و برای کمک به روند رشد محصول، به موقع از کنترل آفات و سایر روش‌‌ها و اقدامات لازم بهره گیرد.

کشاورزی دقیق و تحلیل‌‌های پیش‌‌بینی‌‌کننده: برنامه‌‌های کاربردی فناوری هوش مصنوعی در کشاورزی با ارائه راهنمایی مناسب به کشاورزان در زمینه مدیریت آب، تناوب در کاشت محصول، برداشت به موقع، نوع محصول برای کاشت، مدل کاشت مطلوب، آفت‌زدایی، برنامه‌‌ها و ابزارهایی را توسعه داده‌‌اند که به کشاورزان کمک می‌‌کند تا زراعت نادرست را کنار گذاشته و عملکردی کنترل‌شده و هوشمند داشته باشند.

انواع فناوری هوش مصنوعی در کشاورزی در حالی که از الگوریتم‌‌های یادگیری ماشین برای تحلیل تصاویر ماهواره‌‌ها و پهپادها استفاده می‌‌کنند، شرایط آب‌‌وهوایی را نیز برای روزهای آتی پیش‌‌بینی می‌‌کنند. این فناوری‌‌ها پایداری محصول را تجزیه و تحلیل می‌‌کنند و با ثبت داده‌‌هایی مانند دما، بارش، سرعت باد و زاویه و مقدار تابش خورشید، از مزارع در برابر چالش‌‌هایی همچون وجود بیماری‌‌ها یا آفات و تغذیه نامناسب گیاه حفاظت می‌‌کنند.

در حال حاضر کشاورزان بدون اتصال به شبکه اینترنت می‌‌توانند از مزایای هوش مصنوعی روی زمین‌‌های زراعی استفاده کنند. این کار به سادگی با تلفن‌‌های همراه و ارسال پیام کوتاه (SMS) و استفاده از برنامه‌‌های مربوط به کاشت امکان‌پذیر است. در همین حال، کشاورزان با دسترسی به Wi-Fi می‌‌توانند با استفاده از اپلیکیشن‌‌های هوش مصنوعی برنامه‌‌ای مداوم و متناسب با هوش مصنوعی را برای زمین‌‌های زراعی خود بچینند. امروزه با پیشرفت‌‌های بشر در زمینه اینترنت اشیاء و راه‌‌حل‌‌های مبتنی بر هوش مصنوعی، کشاورزان می‌‌توانند نیازهای جهانی برای افزایش مواد غذایی را جوابگو باشند، روندی پایدار و بهینه در تولید محصول داشته باشند و کیفیت را بدون تخریب منابع طبیعی ارزشمند ارتقا بخشند.

در آینده، هوش مصنوعی با استفاده از داده‌‌ها برای بهینه‌‌سازی عملکرد انسان در پرورش رده‌‌های مختلف گیاهان، به کشاورزان کمک می‌‌کند تا صنعت کشاورزی به فناوری‌‌های هوش مصنوعی مجهزتر شوند.

کشاورزی روباتیک: شرکت‌‌های هوش مصنوعی در حال تولید روبات‌‌هایی‌اند که به راحتی می‌‌توانند چندین وظیفه را در زمین‌‌های کشاورزی انجام دهند. این نوع روبات‌‌ها برای کنترل علف‌‌های هرز و برداشت محصولات با سرعت بیشتر و با حجم بالاتری نسبت به انسان آموزش دیده‌اند.

این نوع روبات‌‌ها برای بررسی کیفیت محصولات و تشخیص علف‌‌های هرز همزمان با چیدن و بسته‌بندی محصولات آموزش دیده‌اند. این روبات‌‌ها همچنین قادر به مبارزه با چالش‌‌های نیروی کار کشاورزی‌اند.

سیستم مجهز به هوش مصنوعی برای شناسایی آفات: آفات یکی از بدترین دشمنان کشاورزان است؛ چرا که به محصولات آسیب می‌‌رساند. سیستم‌‌های هوش مصنوعی از تصاویر ماهواره‌‌ای استفاده می‌‌کنند و آن‌‌ها را با استفاده از الگوریتم‌‌های هوش مصنوعی با داده‌‌های پیشین که طی زمان ثبت کرده‌اند، مقایسه می‌‌کنند. اگر حشره‌‌ای روی زمین فرود آمده باشد، داده‌‌های ثبت شده روی این سیستم‌‌ها می‌‌تواند نوع حشره فرود آمده را شناسایی کند (مانند هجوم ملخ، شته و غیره) و هشدارهای لازم را از طریق ارسال اعلان‌‌های آنی به تلفن‌‌های هوشمند کشاورزان بدهد تا آن‌ها بتوانند هر چه سریع‌‌تر اقدامات احتیاطی مورد نیاز را انجام دهند و استفاده از مواد آفت‌کش را در برنامه خود داشته باشند. کنترل آفات مورد نیاز در نتیجه هوش مصنوعی به کشاورزان در مبارزه با انتشار آفت نیز کمک می‌‌کند.

نتیجه‌گیری

فناوری هوش مصنوعی در کشاورزی نه تنها به کشاورزان کمک می‌‌کند تا عملیات زراعی خود را به صورت خودکار انجام دهند، بلکه در جهت استفاده بیشتر از محصول و کیفیت بهتر نیز به آن‌‌ها کمک می‌‌کند؛ در نتیجه آن‌‌ها می‌‌توانند با استفاده از منابع کمتر، به سمت کشت دقیق‌تر و کاراتر پیش روند.

انواع کاربردهای هوش مصنوعی در صنایع مختلف را در هوشیو بخوانید