De weg naar een efficiënte, winstgevende en veilige autonome landbouw

In 1962 vond de Nederlandse teler Cornelis Sieling de eerste autonome tractor uit - de Agri-bot. De Agri-bot was een ruwe maar effectieve uitvinding die het mogelijk maakte om een ​​veld in beide richtingen te ploegen zonder om te keren. Dit was 's werelds eerste volautomatische autonome ploegtractor - met een tastwiel in de voor voor navigatie. Cornelis had geen boordcomputer of IoT-sensoren (internet of things) om zijn positie aan het einde van een rij aan te geven. Hij voerde geen analyses uit op ploegdiepte of bodemverdichting. Testen, analyse en innovatie waren allemaal erg mechanisch en werden gedaan via fysieke observatie. In 1962 moest een teler zijn handen vuil maken aan het land, het gewas en de machines waarop we vertrouwden om producten op de markt te brengen. Hoewel de Agri-bot de eerste dergelijke innovatie in zijn soort was, diende hij meer als een katalysator voor de transformatie van boerderijen in landbouwlaboratoria en vormde het de basis voor wat we de autonome boerderij noemen. Hieronder bespreken we enkele van de uitdagingen waarmee we als samenleving worden geconfronteerd, de manieren waarop de landbouw via experimenten en innovatie blijft transformeren om deze uitdagingen aan te gaan, de impact van dergelijke innovatie op de mensheid en de technologische mogelijkheden die er zijn om meer autonome landbouw.

Volgens de huidige schattingen leven nog steeds zo'n 800 miljoen mensen in honger. In 2050 zal de wereldbevolking bijna 10 miljard mensen zijn. De landbouwindustrie zal 70% meer voedsel moeten produceren op een afnemende, voor de landbouw winstgevende landmassa, aangezien bevolkingscentra zich uitbreiden naar landbouwgrond op het platteland. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, kunnen telers tegenwoordig maar liefst 40% van zijn/haar tijd besteden aan het repareren en voorbereiden van apparatuur. Een vergrijzende telersbevolking, toenemende verstedelijking en afnemende belangstelling voor het boerenleven stellen ook de eisen aan telers en gezinnen om langer te werken. In Canada bijvoorbeeld wordt geschat dat er tegen 2030 een landbouwgerelateerde arbeidscrisis van 123.000 banen zal zijn, deels doordat 25% van de telers in 2025 65 jaar of ouder is. Om deze gigantische uitdaging aan te gaan, is het van cruciaal belang om verbind de collectieve ondernemersgeest van telers, partners en onderzoekers - mogelijk gemaakt door technologie, geleid door echte opportunistische imperatieven die het tijdperk van Landbouw 4.0 tot stand zullen brengen (Ag 4.0).

Ag 4.0 is in de kern het delen van gegevens door dingen (apparatuur, sensoren, communicatienetwerken) om het vermogen van die dingen te verbeteren om efficiëntie te leveren door middel van verbinding en samenwerking. Ag 4.0 biedt de mogelijkheid om kosten te verlagen, efficiëntie te verbeteren, afval aanzienlijk te verminderen en hoogwaardige, veilige en gezonde producten van boer tot bord te leveren (tabel). Het creëren, verzamelen en gebruiken van deze gegevens kan de teler met inzichten en kansen voor enorme innovatie en automatisering. Het gebruik van kunstmatige intelligentie, architecturen voor realtime opname en verwerking van gegevens en IoT-standaarden die communicatie tussen apparaten mogelijk maken, hebben de snelle evolutie en automatisering in de landbouw beïnvloed. De boerderijen van vandaag veranderen snel in hypermoderne landbouwlaboratoria, en nieuwe technologieën die weinig menselijke tussenkomst vereisen, komen in zicht die zullen helpen deze uitdagingen verder aan te pakken.

Ag. 4.0 vereist dat dingen autonoom, verbonden en gecoördineerd zijn. Autonome apparatuur heeft het vermogen om onafhankelijk te handelen in relatie tot andere apparatuur, mensen, dieren, gewassen en andere objecten die concurreren met het primaire werkdoel van die apparatuur. Autonome apparatuur is rijk aan sensoren en camera's, die allemaal feedback geven aan een platform voor kunstmatige intelligentie (AI) op de apparatuur of aan de IoT-edge. Het is noodzakelijk om de complexiteit van deze deep learning-algoritmen continu te optimaliseren en redundante systemen aan boord/op de sensor te onderhouden om optimale resultaten te leveren en een vangnet te bieden voor onvoorziene gebeurtenissen:een mens op het pad van apparatuur, het falen van een ander onderdeel van apparatuur in het veld of een plotselinge storm die de apparatuur zou kunnen dwingen om activiteiten op te schorten.

In verbonden platforms zal de apparatuur gebruikmaken van ingebouwde sensoren om extern te communiceren en edge-computing (externe sensoren) mogelijkheden te benutten. Dergelijke randapparatuur zal continu omgevingseigenschappen analyseren (bijv. lucht, bodem, water, locatie) en die analyse verstrekken aan het AI-model van een apparatuur om ervoor te zorgen dat de apparatuur (bijvoorbeeld) binnen de geïdentificeerde eigendomsgrenzen blijft. Ook hoeven sensoren niet geïsoleerd te worden ten opzichte van het veld. Een teler kan met sensoren ingebedde kleding dragen die hun precieze locatie en relatieve positie ten opzichte van alle apparatuur geeft om hun veiligheid te garanderen. Gezinshuisdieren en vee kunnen om dezelfde reden sensoren dragen. Terwijl autonome apparatuur een persoon niet zal 'zien' totdat het mogelijk te laat is, zal een aangesloten voertuig 'weten' waar een sensordragende apparatuur of persoon zich bevindt, ongeacht waar de apparatuur werkt.

Ten slotte zal de echte sprong naar de geautomatiseerde boerderij de omgeving zijn waar apparatuur zijn activiteiten zal coördineren met andere apparatuur. Eenmaal aangesloten, is de laatst bekende locatie van een apparaat belangrijk als het apparaat uitgeschakeld wordt, waarbij een waarschuwing naar de teler wordt gestuurd en tegelijkertijd zelf wordt verzocht om de verzending van een vervangend voertuig en een werkorder voor reparatie naar een leverancier. Zodra apparatuur is aangesloten, vereist de tsunami van beschikbare gegevens een platform dat deze kan beheren, synthetiseren en vervolgens via analyse een verhaal kan vertellen aan telers, investeerders, partners en de apparatuur zelf. Stelt u zich eens voor dat weersensoren feedback geven aan apparatuur waarbij de kans op onweer slechts een deel van de boerderij zal treffen, waardoor de werkzaamheden in dat veld worden opgeschort terwijl apparatuur elders kan worden voortgezet.

Echte connectiviteit zal plaatsvinden wanneer zowel autonome als aangesloten apparatuur op een holistische manier werken. Niet alleen zal apparatuur weten waar het is en in staat zijn om zelf een diagnose te stellen en te begrijpen waar het is in relatie tot andere delen van zowel autonome als verbonden delen op de boerderij, maar het zal ook toegang hebben tot andere stukken relevante informatie. Wanneer wordt verwacht dat de irrigatie wordt ingeschakeld om zichzelf toe te staan ​​het gebied te verlaten voorafgaand aan de irrigatie, neem dan informatie van AI-systemen die kunnen zien waar extra irrigatie nodig is, of extra ploegen nodig is om onkruid en ongedierte te bestrijden. Landbouw wordt tijdens het groeiseizoen ook een 24×7-operatie. Daglicht en vermoeidheid worden niet langer remmers om te werken.

De autonome boerderij is meer realiteit dan fictie en heeft sinds Cornelis aanzienlijke technologische vooruitgang geboekt en versneld. Bedrijven zoals John Deere hebben autonome landbouwapparatuur ontwikkeld en verfijnd, variërend van satellietgestuurde en gestuurde machines tot meer volledig autonome apparatuur die realtime automatische aanpassingen kan maken op basis van ingebouwde lucht-, bodem- en vochtsensoren. Naarmate de autonome ontwikkeling van Ag 4.0 volwassen wordt, zullen innovaties een nieuwe evolutie naar Ag 5.0 opleveren, waarbij de resultaten gericht zullen zijn op verbonden en gecoördineerde platforms. De boerderij wordt snel de 'app'. Deze evolutie zal de routekaart zijn die de wereldwijde voedselbehoefte van de consument afstemt op de behoeften van de telers op het gebied van efficiëntie, winstgevendheid, gezondheid en veiligheid.