Efficiëntie, Winstgevendheid en Veiligheid Bereiken in Autonome Landbouw

De autonoom boerderij is meer realiteit dan fictie en heeft geëvolueerd en versneld significante technologische vooruitgang.

In 1962 vond de Nederlandse kweker Cornelis Sieling de eerste autonome tractor uit — de Agri-bot. De Agri-bot was een ruwe maar effectieve uitvinding die het ploegen van een veld in beide richtingen mogelijk maakte zonder de noodzaak om om te keren. Dit was de werelds eerste volledig automatische autonome ploegtractor — met een tastwiel in de voor voor navigatie. Cornelis had geen onboard computer of IoT (internet of things) sensoren om zijn positie aan het einde van een rij aan te geven. Hij voerde geen analytics uit op ploegdiepte of grondverdichting. Testen, analyse, en innovatie waren allemaal heel mechanisch en gebeurden via fysieke observatie. In 1962 moest een kweker zijn handen vuil maken met de grond, gewas, en machines waarop we vertrouwden om producten op de markt te brengen. Terwijl de Agri-bot de eerste dergelijke innovatie was, diende het meer als katalysator voor de transformatie van boerderijen in landbouwlaboratoria en zette het toneel voor wat we de autonoom boerderij noemen. Hieronder bespreken we enkele van de uitdagingen waar we als samenleving voor staan, de manieren waarop landbouw zich blijft transformeren via experimenteren en innovatie om deze uitdagingen te halen, de impact van zulke innovatie op de mensheid, en de technologische kansen die bestaan om meer autonoom boeren mogelijk te maken.

Huidige schattingen duiden erop dat ongeveer 800 miljoen mensen nog in honger leven. In 2050 zal de wereldbevolking bijna 10 miljard mensen zijn. De landbouwsector moet 70% meer voedsel produceren op een dalend landbouwkundig winstgevend landoppervlak naarmate bevolkingscentra zich uitbreiden naar landelijke, landbouwgebieden. Versterkend, besteden kwekers vandaag tot 40% van hun tijd aan het repareren en voorbereiden van apparatuur. Een vergrijzende kwekerspopulatie, toenemende verstedelijking, afnemende interesse in een boerenleven verhogen ook de eisen aan kwekers en gezinnen om langere uren te werken. In Canada wordt bijvoorbeeld geschat dat in 2030 er een boergerelateerde arbeidskrisis zal zijn van 123.000 banen, deels door 25% van de kwekers 65 jaar of ouder te zijn in 2025. Om deze herculeaanse uitdaging te halen, is het cruciaal om de collectieve ondernemersgeest van kwekers, partners, en onderzoekers te verbinden — enabled door technologie, geleid door echte opportunistische imperatieven die het tijdperk van Agriculture 4.0 (Ag 4.0) zullen brengen.

Ag 4.0 is in zijn kern het delen van data door things (apparatuur, sensoren, communicatienetwerken) om het vermogen van die dingen te verbeteren om efficiëntie te leveren door connectiviteit en samenwerking. Ag 4.0 biedt de kans om kosten te drukken, efficiëntie te verbeteren, afval significant te reduceren, en hoogwaardige, veilige, en gezonde producten van boer tot bord (tafel) te leveren. De creatie, verzameling, en gebruik van deze data kan de kwekker voorzien van inzichten en kansen voor enorme innovatie en automatisering. Het gebruik van kunstmatige intelligentie, architecturen voor real-time ingestie en verwerking van data, en IoT-standaarden die device-to-device communicatie toelaten, hebben de snelle evolutie en automatisering in landbouw beïnvloed. Vandaag de boerderijen keren snel om in bleeding-edge landbouwlaboratoria, en nieuwe technologieën die weinig menselijke interventie vereisen, komen in zicht die helpen deze uitdagingen verder aan te pakken.

Ag 4.0 vereist dat things Autonoom, Verbonden, en Gecoördineerd zijn. Autonome apparatuur heeft de capaciteit om onafhankelijk te handelen in relatie tot andere apparatuur, mensen, dieren, gewassen, en andere objecten die concurreren met dat apparatuur's primaire werkobjectief. Autonome apparatuur is rijk aan sensoren en camera's, allemaal feedback leverend aan een kunstmatige intelligentie (AI) platform op de apparatuur of aan de IoT-edge. Het is nodig om de complexiteit van deze deep learning-algoritmen continu te optimaliseren en onboard/on-sensor redundante systemen te onderhouden om geoptimaliseerde resultaten te leveren en een veiligheidsnet te bieden voor onvoorziene gebeurtenissen: een mens in het pad van apparatuur, de storing van een ander stuk apparatuur in het veld of een plotselinge storm die de apparatuur kan dwingen om activiteiten te schorsen.

In verbonden platforms, zal de apparatuur onboard sensoren benutten om extern te communiceren en edge-computing (externe sensoren) capaciteiten te exploiteren. Zulke edge-apparaten zullen continu omgevingskenmerken analyseren (bijv. lucht, grond, water, locatie) en die analyse aan een apparatuur's AI-model leveren om ervoor te zorgen dat de apparatuur blijft (bijvoorbeeld) binnen geïdentificeerde perceelsgrenzen. Ook hoeven sensoren niet geïsoleerd te zijn tot het veld. Een kwekker kan sensor-geïntegreerde kleding dragen die hun precieze locatie en relatieve positie ten opzichte van alle apparatuur geeft om hun veiligheid te waarborgen. Huisdieren en vee kunnen sensoren dragen voor dezelfde reden. Waar autonome apparatuur een persoon pas 'ziet' als het misschien te laat is, zal een verbonden voertuig 'weten' waar elk sensor-dragende apparatuur of persoon is, ongeacht waar de apparatuur opereert.

Ten slotte, de echte sprong naar de geautomatiseerde boerderij zal de omgeving zijn waar apparatuur zijn activiteiten coördineert met andere apparatuur. Eenmaal verbonden, zal de laatst bekende locatie van een stuk apparatuur belangrijk zijn als het uitgeschakeld raakt, een alert naar de kwekker sturende terwijl het tegelijkertijd een vervangingsvoertuig en een werksorder voor reparatie aan een leverancier aanvraagt. Eenmaal apparatuur verbonden is, zal de tsunami van beschikbare data een platform vereisen dat het kan managen, het synthetiseren en in staat zijn om een verhaal te vertellen door analytics aan kwekers, investeerders, partners, en aan de apparatuur zelf. Weer weerssensoren die feedback geven aan apparatuur waar de kans op onweer alleen een deel van de boerderij zal impacteren, operaties in dat veld schorsend terwijl apparatuur elders kan doorgaan.

Echte connectiviteit zal plaatsvinden wanneer zowel autonoom als verbonden apparatuur op een holistische manier opereren. Niet alleen zal apparatuur weten waar het is en in staat zijn om zichzelf te diagnosticeren en te begrijpen waar het is in relatie tot andere stukken zowel autonoom als verbonden op de boerderij, maar het zal toegang hebben tot andere relevante informatie. Wanneer irrigatie verwacht wordt aan te gaan om zichzelf de tijd te geven om het gebied te verlaten vóór irrigatie, informatie opnemen van AI-systemen die kunnen vertellen waar additionele irrigatie nodig is, of additioneel ploegen vereist is om onkruiden en plagen te controleren. Boerderij zal ook een 24x7 operatie worden tijdens het groeiseizoen. Daglicht en vermoeidheid worden geen remmers meer voor werk.

De autonoom boerderij is meer realiteit dan fictie en heeft geëvolueerd en versneld significante technologische vooruitgang sinds Cornelis. Bedrijven als John Deere hebben autonome landbouwapparatuur ontwikkeld en verfijnd, variërend van satelliet-geguideerde en gestuurde machines tot meer volledig autonome apparatuur die real-time automatische aanpassingen kan maken op basis van embedded lucht-, grond-, en vochtsensoren. Naarmate de autonome ontwikkeling van Ag 4.0 volwassen wordt, zullen innovaties een nieuwe evolutie naar Ag 5.0 opleveren, waar de uitkomsten gefocust zullen zijn op verbonden en gecoördineerde platforms. De boerderij wordt snel de 'app'. Deze evolutie zal de roadmap zijn die de wereldwijde consumentenbehoeftes voor voedsel afstemt op de kwekersbehoeftes van efficiëntie, winstgevendheid, gezondheid, en veiligheid.