Изменение климата: роботы на фермах могут бороться с выбросами и выращивать больше продуктов питания

Робот-революция приближается к ферме будущего, и она может сократить выбросы парниковых газов и поддержать растущее население планеты.

Исследователи из Университета Флориды опубликовали статью в журнале Наука Робототехника Среда призывает сельское хозяйство готовиться к будущему с беспилотниками, автономными транспортными средствами, датчиками и многим другим, прокладывая путь к устойчивости. Сэнтхолд Ассенг, который написал газету вместе с Фрэнком Эшем, рассказывает обратный что эти технологии могут решить целый ряд проблем, таких как тракторы, сжимающие грунт и уменьшающие пространство для воздуха и воды. Университет штата Айова обнаружил, что это уплотнение может снизить урожайность только на 20 процентов.

«Существенное повышение устойчивости произойдет благодаря замене тяжелой техники легкими роботами и беспилотниками, которые преодолеют проблему уплотнения почвы в современном сельском хозяйстве», - говорит Ассенг. «Устойчивость также будет повышена за счет оптимизации удобрений и пестицидов для каждого участка поля и в тех случаях, когда они необходимы, поэтому потери со стоками и выщелачиванием будут минимизированы или полностью исключены».

Это происходит в период серьезной обеспокоенности по поводу сельского хозяйства, так как эксперты предупреждают, что изменение климата может подтолкнуть некоторые штаты к значительному пересмотру источников продовольствия по мере того, как посевы начинают выходить из строя. Всемирный банк предупредил, что к 2030 году 100 миллионов человек могут оказаться в условиях крайней нищеты, а дефицит продовольствия будет одним из главных вопросов. Приблизительно один миллиард человек в мире страдает от голода, поскольку 1,7 миллиарда человек измеряют избыточный вес из-за высокого потребления калорий.

Схема пары включает в себя роботов и беспилотников, выходящих на поле для выполнения задач и сбора данных. Другие источники, такие как спутники и миниатюрные датчики, могут предоставить более подробную информацию о текущем состоянии поля. Затем эта информация подается в алгоритмы и имитационные модели для понимания всех видов нагрузок, таких как прогнозы погоды, потребительский спрос, рыночные сдвиги. Это позволит экспертам принимать решения по увеличению производства и даже может помочь лицам, принимающим решения на более высоких уровнях, обеспечить стабильность питания в масштабе всей страны.

Система может помочь избежать нарушения экосистемы. В документе отмечается, что тысячи рыб были убиты в Мексиканском заливе из-за чрезмерного вымывания удобрений в реку Миссисипи.

«Снижение потерь азотных удобрений приведет к снижению выбросов углерода», - говорит Ассенг. «Реорганизация землепользования, обеспечивающая гораздо более гибкие беспилотники и роботы для посещения небольших площадей, станет еще одним плюсом для устойчивости, поскольку позволит организовать землепользование в ландшафте, чтобы уменьшить воздействие вредителей и болезней. В целом, это может снизить потребление энергии и, следовательно, дополнительно сократить выбросы углерода ».

Современный фермер будет консультировать команды о том, как лучше управлять этими будущими аванпостами, но команды постепенно перейдут к более централизованным ролям, при этом исследователи данных и программисты будут играть более важную роль.

Хотя исследования Ассенга и Аше были сосредоточены в основном на производстве растений, другие исследования показывают, как использование энергии может сделать фермы более устойчивыми. Международный аэропорт Кочин в Индии использовал землю под солнечными батареями для выращивания 60 тонн овощей в год. Эта идея известна как «агрофотовольтаика», и исследователи из немецкого университета в Хоэнхайме обнаружили, что она может повысить эффективность землепользования на 60 процентов. Использование солнечной энергии для выработки электроэнергии на ферме может помочь добиться еще большего прогресса.

«Роботы в будущих фермах могут получать энергию от солнечного или любого возобновляемого источника энергии», - говорит Ассенг. «По крайней мере, это было бы желательно, но это не предварительный запрос для системы, которую мы описали в этом документе».

Поскольку планета движется к наихудшему сценарию изменения климата, сейчас необходим более устойчивый подход, чем когда-либо.

Прочитайте введение в статью здесь:

Перед лицом глобальной проблемы производства большего количества продовольствия из-за роста населения необходимо радикальное переосмысление, чтобы смягчить ограничения, налагаемые постоянно сокращающимися пахотными землями и пресной водой в условиях меняющегося климата. В последнее время произошли прорывы в улучшении возможностей и стоимости ряда технологий, имеющих отношение к системам производства продуктов питания.Мы уже привыкаем к идее автономных машин, таких как тракторы и комбайны, прокладывающих себе путь вверх и вниз по полю. Технологические достижения оснащены роботами и беспилотниками для выполнения точных задач и одновременно для сбора больших объемов данных. Поток, плотность и разрешение широкого спектра данных со спутников постоянно улучшаются. С помощью недорогих технологий беспроводных микродатчиков эти данные могут передаваться на удаленные станции управления, где можно собирать и анализировать «большие данные», генерируемые в конкретной системе производства продуктов питания. Например, в конкретном поле данные с временным разрешением в секундах и пространственным разрешением в см2 могут быть сопоставлены на разных уровнях полога культуры, с поверхности почвы и из недр. Эти данные могут быть связаны с существующими системами, имитационными моделями или алгоритмами машинного обучения для построения моделей для оптимизации производства продуктов питания и использования ресурсов. Количество удобрений или пестицидов для сельскохозяйственных культур или кормов для скота или рыбы может быть рассчитано с учетом потребностей, прогнозов погоды и сезонности, перспектив рынка и потребностей потребителей. По запросу можно получить недорогую консультацию по устранению неполадок, связанных с управлением питательными веществами, а также с распознаванием и лечением сорняков, болезней и вредителей, поскольку все компоненты будут подключены к Интернету.