ندا اظهری، مترجم: کشاورزی از دیرباز و از عهد باستان جزء اصلی‌ترین مشاغلی بوده که بشر به آن اشتغال داشته و به واسطه آن، خوراک و قوت روزانه خود را تامین می‌کرده است. کشت سنتی مزارع کشاورزی، شامل کاشت، داشت و برداشت تا امروز همپای ثابت کشاورزی به‌شمار می‌رود و کشاورزان با دم‌دستی‌ترین ابزارها هنوز هم به کاشت محصولات کشاورزی می‌پردازند. اما در سال‌های اخیر با رشد و توسعه فناوری‌های مختلف، کشاورزی هم از حالت سنتی فاصله گرفته و بسیاری از مزارع مجهز به فناوری‌هایی شده‌اند که می‌توان آنها را مکانیزه کرد تا هم فرآیند کشاورزی با سرعت بالاتری پیش رود و هم اینکه محصولات با کیفیت بالاتر تولید شده و احتمال قرار گرفتن محصولات، درختان و مزارع در معرض آفت‌ها به حداقل برسد. چند سالی است که محققان از فناوری هوش مصنوعی به‌عنوان جدیدترین یافته‌های مرتبط با کشاورزی و تولید محصولات کشاورزی یاد کرده‌اند که هم می‌توان حجم محصولات برداشت‌شده را افزایش داد، هم میزان آبیاری موردنیاز مزارع را اندازه‌گیری کرد و در مواقع لزوم آبیاری را انجام داد و علاوه‌بر آن، رطوبت، دما و... را در ارتباط با مزارع پیش‌بینی کرد تا محصولات و مزارع کمترین آسیب را متحمل شوند.
اهمیت کشاورزی در دنیا
با افزایش روزافزون جمعیت جهان، تولید فرآورده‌های غذایی بیش از هر زمان دیگری از اهمیت برخوردار شده است. مدرن‌سازی گذشته فناوری کشاورزی به موفقیت‌های بزرگ دست یافته اما با هزینه‌های ناخواسته خاصی همراه بوده است. با نگاهی به آینده، استقرار گسترده فناوری هوش مصنوعی در کشاورزی هم مورد انتظار بود و هم به‌طور بالقوه از ارزش بالایی برخوردار است اما دانشمندان هشدار می‌دهند که برای به حداقل رساندن خطرات هنگام روی آوردن به سیستم‌های کشاورزی و ماشین‌آلات هوشمند، باید از تجربیات گذشته درس گرفت. اگرچه می‌توان تصور کرد که مزارع محصولات کشاورزی برای تغذیه مردم، با تمام تصمیمات مربوط به کاشت، آبیاری، کوددهی و برداشت توسط ماشین‌های برنامه‌ریزی شده با هوش مصنوعی گرفته می‌شود، اما خطرات ذاتی آن بسیار زیاد است و در این بین می‌توان پتانسیل هک کردن سیستم‌ها و ایجاد اختلال در تولید منابع غذایی حیاتی را تصور کرد.
هوش مصنوعی و تحول در کشاورزی دنیا
سازمان ملل متحد تاکید کرده است که تا سال 2050 باید میزان تولید موادغذایی در دنیا تا 60 درصد افزایش یابد تا بتواند با توجه به رشد جمعیت، پاسخگوی نیاز کل مردم جهان باشد. اما تغییرات آب‌وهوایی یکی از جدی‌ترین موانعی است که زمین‌های کشاورزی و محصولات را تهدید می‌کند و بالا بودن میزان CO2 جو نیز تاثیرات منفی روی ارزش محصولات کشاورزی به جا می‌گذارد و استفاده از فناوری‌های هوش مصنوعی می‌تواند به مدیریت و کاهش این اثرات زیست‌محیطی کمک کند. به گزارش datamation، طبق آخرین گزارش‌ها در دنیا در سال 2020 حدود یک میلیارد دلار روی فناوری هوش مصنوعی هزینه شده است که پیش‌بینی می‌شود این مقدار در سال 2026 به چیزی بالغ بر 4 میلیارد دلار برسد که با رشد سالانه 25.5 درصدی روبه‌رو خواهد شد. مهم‌ترین هدف استفاده از هوش مصنوعی در عرصه کشاورزی بهبود زمین، کاهش هزینه، افزایش سوددهی و همسویی با شیوه‌های کشاورزی پایدار است.
پهپادها و کمک به استفاده از آفت‌کش‌ها
حسگرهای هوشمند در ترکیب با داده‌های تصویری به‌دست‌آمده از پهپادها، از هوش مصنوعی برای شناسایی مناطق آلوده به آفت‌کش استفاده می‌کند. این داده‌ها به کشاورزان کمک می‌کند بهترین ترکیب آفت‌کش‌ها را به کار برده و مقدار آنها را در این مناطق به صفر برسانند. از این طریق، کاهش هزینه‌های کلی و افزایش زمین‌های مرغوب کشاورزی می‌تواند از مزایای استفاده از هوش مصنوعی باشد.
برنامه‌نویسی خطی برای صرفه‌جویی در مصرف آب
هوش مصنوعی به کشاورزان کمک می‌کند تا نشت‌ها را در بخش آبیاری شناسایی، سیستم‌های آبیاری را بهینه و اثربخشی روش‌های آبیاری و محصولات را اندازه‌گیری کنند. استفاده بهینه از آب به‌طور قابل‌توجهی سود مزارع را افزایش می‌دهد. برنامه‌ریزی خطی هوش مصنوعی برای محاسبه مقدار بهینه مصرف آب موردنیاز یک مزرعه یا محصول خاص برای رسیدن به سطح عملکرد مطلوب مزرعه به کار می‌رود.
حسگرهای اینترنت اشیا
کشاورزان امروزه به حسگرهای اینترنت اشیا دسترسی دارند که از این طریق می‌توانند جنبه‌های مجازی تولید موادغذایی را کنترل کنند. با این حسگرها، آنها قادرند رطوبت خاک و میزان مواد مغذی را برای رشد محصول اندازه‌گیری کنند. با یادگیری ماشینی هم می‌توانند از آن برای استفاده از داده‌ها جهت پیش‌بینی وضعیت زمین‌های کشاورزی استفاده کنند.
نقشه‌برداری با هوش مصنوعی
نقشه‌برداری از زمین‌های کشاورزی نوعی فناوری است که در آن از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای بررسی الگوهای پنهان جهت برنامه‌ریزی کشت محصولات استفاده می‌کنند. در این فناوری مجموعه‌ای از داده‌های پهپادها و حسگرهای اینترنت اشیا به کار می‌رود تا پیش از شروع چرخه رشد گیاهان، قابلیت‌های زمین کشاورزی را ارزیابی کنند.
رشد مزارع کشاورزی در هندوستان
نخست‌وزیر هندوستان به تازگی در وبیناری که پیرامون کشاورزی و بودجه اتحادیه برگزار شده بود، اشاره کرد که بیش از 700 استارتاپ با موضوع کشاورزی در چند سال گذشته در این کشور راه‌اندازی و شروع به کار کرده‌اند که از فناوری‌های جدید برای سرعت گرفتن رشد این صنعت استفاده می‌کنند. او معتقد است هوش مصنوعی به کلی صنعت کشاورزی را در قرن 21 در این کشور دگرگون می‌کند و انتظار می‌رود در سال‌های آینده، فناوری‌های جدید این حوزه بتوانند درآمدهای حاصل از کشاورزی را تقویت کنند. به گزارش hindustantimes، بودجه اتحادیه کشاورزی هند در سال‌های 2023-2022 با کارآمد و پایدار شدن، متحول خواهد شد، درحالی‌که به ثبت خرید محصولات کشاورزی با حداقل قیمت‌های حمایتی تاکید شده است. دولت هند به دنبال افزایش سرمایه‌گذاری‌های خصوصی در بخش کشاورزی است. هدف بودجه اتحادیه کشاورزی هند، سازماندهی بهتر مدیریت پسماندهای کشاورزی و افزایش درآمد کشاورزان از طریق راه‌حل‌های تبدیل زباله به انرژی است. درحال حاضر، بخش کشاورزی در اقتصاد هند با 370 میلیارد دلار ارزش، از مهم‌ترین بخش‌های اصلی در اقتصاد این کشور به‌شمار می‌رود. سهم این بخش از GDP این کشور در سال‌های 2021-2020 حدود 19.9 درصد بوده که در مقایسه با 17.8 درصد در سال‌های 2020-2019، حدود 2 درصد رشد داشته است که از مهم‌ترین دلایل آن، استفاده از فناوری‌های جدیدی چون هوش مصنوعی در بخش کشاورزی و مزارع بوده است. فناوری‌های دیجیتال مانند هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی، حسگرهای از راه دور، داده‌های کلان، بلاکچین و اینترنت اشیا را نمی‌توان در بالا رفتن ارزش اقتصاد کشاورزی هند نادیده گرفت. درحالی‌که کشورهایی چون هلند، آمریکا و استرالیا با موفقیت توانسته‌اند مسیر دیجیتالی کردن کشاورزی را طی کنند، اما هند تازه اول راه است و راه درازی در پیش دارد و انتظار می‌رود آینده شکوفای این کشور در گروی سرمایه‌گذاری بخش‌های خصوصی در این عرصه باشد. بهره‌مندی از کشاورزی دیجیتال در هند و دیگر کشورهایی که تجربه استفاده از این فناوری هوشمند را داشته‌اند، مدیریت کنترل راحت‌تر مزارع، تجزیه و تحلیل دیجیتال مزارع در زمان مقتضی، کاهش قابل‌توجه مصرف آب، افزایش بازدهی محصولات و کاهش هزینه تولید و جلوگیری از تخریب خاک، کاهش استفاده از فرآورده‌های شیمیایی در تولید محصولات، استفاده موثر از منابع آبی، بهبود وضعیت اقتصادی و اجتماعی کشاورزان، کاهش اثرات زیست‌محیطی و اکولوژیکی و بالا بردن امنیت کارگران در مزارع را به همراه داشته است.
سرمایه‌گذاری 220 میلیون دلاری در آمریکا
موسسه ملی غذا و کشاورزی وزارت کشاورزی آمریکا و بنیاد ملی علوم ایالات متحده، در سال 2021 خبر از سرمایه‌گذاری 220 میلیون دلاری روی 11 موسسه پژوهشی هوش مصنوعی داد. این سرمایه‌گذاری عظیم با هدف پیشرفت تحول‌آفرین در طیفی از بخش‌های اقتصادی و زمینه‌های علمی و مهندسی، از امنیت غذایی گرفته تا سیستم‌های شبکه‌ای نسل جدید را دربرمی‌گیرد. سرمایه‌گذاری جدید بر پایه دور نخست هفت موسسه تحقیقاتی هوش مصنوعی صورت گرفته که در سال 2020 با مجموع 140 میلیون دلار آغاز شده بود. این موسسه‌های جدید از قدرت علمی دانشگاه‌ها با مشارکت نزدیک با کشاورزان، تولیدکنندگان، مربیان و مبتکران برای ارائه راه‌حل‌های تولید محصولات پایدار و رسیدگی به این چالش‌های مهم اجتماعی کمک می‌گیرند.
کمک به مشاهده مزارع پوشیده از ابر
گروهی از محققان استارتاپی موفق به ابداع نوعی فناوری با استفاده از هوش مصنوعی شده‌اند که به کشاورزان کمک می‌کند تا وضعیت هوا را شناسایی کرده و محصولات خود را راحت‌تر مدیریت کنند. ابرها اغلب باعث می‌شود کشاورزان نتوانند زمان و محل دقیق کاشت بذر و کوددهی را مشخص کنند. اما فناوری Aspia Space به تولید نوعی تصویر مصنوعی واضح از زمین‌های کشاورزی در تمام وضعیت‌های آب‌وهوایی می‌پردازد. در این فناوری از الگوریتم‌هایی استفاده می‌شود که به کمک اطلاعات گرفته‌شده از دو ماهواره ترسیم می‌شوند. به گزارش bbc، یکی از این ماهواره‌ها، فضاپیمای Sentinel-2 اتحادیه اروپاست که زمین را در طول موج‌های نوری به اصطلاح مشاهده می‌کند. تجزیه و تحلیل تصاویر به‌دست‌آمده از آن آسان است مگر اینکه ابر آنها را بپوشاند. ماهواره دومی، Sentinel-1 اتحادیه اروپاست که از رادار برای نقشه‌برداری از زمین استفاده می‌کند. انتشار میکرو امواج آن مشکلی برای نفوذ به ابرها ایجاد نمی‌کند. درواقع این ماهواره حتی قادر است سطح را درتاریکی شب هم مشاهده کرده و تصاویری از آن تهیه کند اما این تصاویر بسیار فنی است و تجزیه و تحلیل آن به مهارت و تخصص خاصی نیاز دارد. درنتیجه، فناوری Aspia الگوریتم‌هایی را برای تفسیر انعکاس‌های این رادار و تبدیل آنها به تصاویر نوری مصنوعی استفاده می‌کند. این بدان معناست کشاورزی که می‌خواهد عملکرد محصول خود را در سال جاری ارزیابی کند، به جای گرفتن تعداد انگشت‌شماری عکس Sentinel-2، بدون ابر از مزارع خود در فصول رشد محصول، می‌تواند هر بار که ماهواره در بالای زمین قرار می‌گیرد، تصویری مشابه تصویر گرفته‌شده با ماهواره Sentinel-2 داشته باشد. مادون قرمز نوری و امواج کوتاه مربوط به رنگ، رنگدانه‌ها، ترکیب شیمیایی و... است. درحالی‌که امواج میکرو به زبری سطح و ساختار مربوط می‌شود. به‌عنوان مثال، مزرعه گندم زمانی که بالغ شده و آماده برداشت می‌شود، تغییر رنگ می‌دهد اما ساختار و زبری آن باقی می‌ماند. کشاورزان حتی با این فناوری می‌توانند خطر وقوع سیلاب را نیز شناسایی کنند.
بایدها و نبایدهای هوش مصنوعی
ایده استفاده از ماشین‌های هوشمند که مزارع کشاورزی را اداره می‌کنند، یک فیلم تخیلی نیست بلکه کمپانی‌های بزرگ در زمینه استفاده از ربات‌های خودکار و تصمیم برای حمایت از سیستم‌هایی که بتوانند جایگزین نیروهای انسانی در زمین‌های کشاورزی شوند، پیشگام هستند. اما در این میان برخی مطالعات نسبت به استفاده از هوش مصنوعی در آینده در فرآیند تولید موادغذایی هشدار داده‌اند که ممکن است خطراتی را متوجه مزارع، کشاورزان و امنیت غذایی کند که کمتر به آن توجه می‌شود.
به گزارش earth، در گذشته، مدرن شدن فناوری‌های کشاورزی خطرات و تهدیدات جدیدی را به دنبال داشت که از همه مهم‌تر می‌شد به از بین رفتن فرصت‌های شغلی نیروی انسانی، تولید آفت‌های جدید، نابودی تنوع زیستی و افزایش آلودگی اشاره کرد. معرفی سیستم‌های گران‌قیمت تخصصی و ماشین‌آلات خودکار می‌تواند وضعیت کار کشاورزان را بهبود بخشیده و آنها را از انجام بسیاری از کارها به‌طور دستی نجات دهد. به‌عنوان مثال، استفاده گسترده از هوش مصنوعی به نظر می‌رسد نگرانی‌هایی را از اثرات بالقوه بر کار کشاورزان، هویتی و حقوق مالکیت آنها ایجاد می‌کند. کشاورزان شاغل در مزارعی با مقیاس کوچک که 475 میلیون از حدود 570 میلیون مزرعه در دنیا را کشت کرده و بخش‌های بزرگی از ناحیه جنوبی جهان را تغذیه می‌کنند. به احتمال زیاد از مزایای مرتبط با هوش مصنوعی بی‌بهره بوده‌اند. از سوی دیگر، نمونه‌هایی از فناوری هوش مصنوعی را نیز می‌توان در مزارع کشاورزی مشاهده کرد که از آن جمله می‌توان به ربات‌های هوشمند مانند پهپادها و حسگرهایی اشاره کرد که از آنها برای جمع‌آوری اطلاعات محصولات و کمک به کشاورزان برای تصمیم‌گیری استفاده می‌کنند. کشاورزان با کمک این فناوری‌ها حتی قادرند از وجود بیماری‌های خاصی در مزارع و محصولات مطلع شوند و به‌موقع به داد آنها برسند و از آفات ایجادشده نجات دهند. یا به‌عنوان نمونه‌ای دیگر، دستگاه‌های کمباین جدید که دستگاه‌هایی خودران هستند، قادرند بدون نیاز به نیروی انسانی کار برداشت محصول را انجام دهند. کمک گرفتن از فناوری‌های هوشمند هم هزینه‌های کار را تا حد زیادی کاهش داده و هم درنهایت سوددهی بالایی را برای کشاورزان به همراه دارد.
محققان در پژوهش‌های خود به خطراتی پرداختند که با استفاده از هوش مصنوعی در عرصه کشاورزی می‌تواند دامنگیر کشاورزان و فعالان این صنعت شود. در یکی از تهدیدهای اصلی، آنها نسبت به حملات سایبری هشدار داده‌اند که باعث ایجاد اختلال در مزارع تجاری با استفاده از هوش مصنوعی و از کار انداختن سمپاش‌ها، پهپادها، و ماشین‌های برداشت رباتیک می‌شود. برای جلوگیری از این امر، پیشنهاد می‌شود هکرهای کلاه‌سفید به شرکت‌ها کمک کنند تا هرگونه نقص امنیتی را در طول مرحله توسعه و تولید، شناسایی کنند تا از سیستم‌ها در برابر هکرهای واقعی محافظت کنند. به‌عنوان مثال، یک سیستم هوش مصنوعی که تنها برای ارائه بهترین محصول در کوتاه‌مدت برنامه‌ریزی شده، ممکن است از کودهای شیمیایی بیش از حد استفاده کند و تاثیرات زیست‌محیطی را نادیده بگیرد یا از آفت‌کش‌ها بیش از حد استفاده کند و خاک‌ها را آلوده کرده و زنجیره‌های غذایی را تحت‌تاثیر قرار دهد. با توجه به این برآورد که دو میلیارد نفر در دنیا از ناامنی غذایی رنج می‌برند، 690 میلیون نفر از آنها دچار سوءتغذیه و 340 میلیون کودک هم از کمبود مواد مغذی رنج می‌برند و فناوری‌های هوش مصنوعی و کشاورزی، مزایای قابل‌توجهی را برای امنیت غذایی و تغذیه در مواجهه با تغییرات آب و هوایی و افزایش جمعیت جهان به همراه دارد. با وجود این، باید رویکرد متعادلی نسبت به استفاده از این نوآوری‌ها اعمال و خطرات احتمالی ارزیابی شود.