Sztuczna inteligencja w rolnictwie
Sztuczna inteligencja ( z ang. Artificial intelligence, w skrócie AI) jest jednym z bardzo ważnych rozwiązań charakterystycznych dla czwartej rewolucji technologicznej określanej symbolem 4.0. O AI jest coraz głośnej ze względu na wzrastające możliwości algorytmów, które znajdują coraz szersze zastosowanie. Algorytmy Sztucznej Inteligencji znajdują zastosowanie w nie tylko w przemyśle ale również w handlu czy nawet w medycynie. Perspektywicznym obszarem dla Sztucznej Inteligencji jest również rolnictwo. W jaki sposób AI może zmienić obraz rolnictwa? O tym piszemy poniżej.
Sztuczna Inteligencja siła napędową technologii
Sztuczna inteligencja staje się niezbędna dla autonomicznie pracujących systemów i maszyn jakie również pojawiają się w rolnictwie. Dzięki temu systemy i maszyny mogą pracować samodzielnie przy znikomej ingerencji człowieka. Ogromne korzyści AI oferuje w połączeniu z Internetem Rzeczy (IoT – Internet of Things). Połączenie tych dwóch rozwiązań pozwala stworzyć szeroką sieć zarówno pomiarową do pozyskiwania danych jak i ekosystem autonomicznie pracujących maszyn i urządzeń. Sztuczna Inteligencja zwiększa możliwości automatyzacji i robotyzacji procesów produkcyjnych.
Algorytmy AI mogą znajdować zastosowanie w monitorowaniu przebiegu produkcji i jakości wyrobów poprzez analizę danych pozyskanych z różnego rodzaju urządzeń pomiarowych. Umożliwiają one wykrywanie defektów wyrobów i różnych anomalii podczas produkcji. Sztuczna Inteligencja znajduje też zastosowanie w przypadku monitoringu stanu technicznego maszyn będąc narzędziem do przewidywania awarii i planowania przeglądów i konserwacji.
AI okazuje się bardzo pomocna w przypadku monitorowania zużycia energii w procesach produkcyjnych i wykrywania obszarów oraz przedziałów czasowych w których to zużycie jest znaczne.
Obszarów zastosowania Sztucznej Inteligencji jest bardzo dużo. Krótko mówiąc AI ma wspierać wzrost efektywności różnego rodzaju procesów produkcyjnych i innych działań w których zastosowanie ma automatyka, robotyka i cyfryzacja.
Sztuczna Inteligencja zmieni także obraz rolnictwa.
Zastosowanie Sztucznej Inteligencji w rolnictwie
Rolnictwo można uznać za jeden z najbardziej produkcyjnych sektorów dla rozwoju Sztucznej Inteligencji. Sztuczna Inteligencja w rolnictwie ma zastosowanie w wielu obszarach o których piszemy poniżej.
Jedno z zadań AI to analiza dużych zasobów danych z wielu obszarów (działów) w gospodarstwie. Algorytmy AI mogą monitorować jednocześnie wiele procesów zachodzących w gospodarstwie zarówno w polu (pogoda, stan gleby, kondycja roślin) jak i w budynkach inwentarskich (np. zachowania zwierząt). Stąd też algorytmy AI mogą być składową programów do zarządzania gospodarstwem. Dane, które będą przetwarzane przez algorytmy pochodzić mogą z urządzeń Internetu Rzeczy takich jak stacje pogodowe, czujniki umieszczone w glebie, na zwierzętach, w szklarniach, budynkach inwentarskich czy również na maszynach. Algorytmy AI doposażone w modele predykcyjne umożliwiają przewidywanie niepożądanych zjawisk jak np. chorób roślin lub zwierząt jak również prognozowanie plonów. Sztuczna Inteligencja może też pomóc w wykrywaniu różnego rodzaju anomalii w uprawie roślin lub hodowli zwierząt. AI analizując dane z satelitów lub dronów może wskazywać miejsca na polu w których kondycja roślin jest słabsza. W przypadku chowu zwierząt AI może wskazywać na osobniki, których parametry (np. przyrost masy ciała, wydajność mleczna) odbiegają od ogółu. Takie anomalie mogą być trudno uchwytne dla rolnika, który obarczony jest wieloma innymi obowiązkami.
Algorytmy Sztucznej Inteligencji stosowane w handlu czy w przemyśle mają możliwości wyszukiwania w gąszczu danych różnego rodzaju powiązań na podstawie których można wpływ różnego czynników np. na wielkość sprzedaży czy efektywność produkcji.
W przypadku rolnictwa AI może powiązać dane z plonowania roślin na danym polu z informacjami o warunkach klimatycznych, glebowych itp. by potem wskazać na uprawy (odmiany), które warto zastosować w danym obszarze.
Autonomiczne systemy i maszyny ze sztuczną inteligencją
Jednym z obszarów zastosowania AI w rolnictwie jest analiza obrazu w systemach instalowanych w maszynach do ochrony chemicznej oraz mechanicznego usuwania chwastów. W systemach tych algorytmy AI identyfikują chwasty na które zostanie zaaplikowany herbicyd (rozwiązanie dedykowane dla opryskiwaczy) bądź które zostaną usunięte przez elementy robocze maszyn do pielenia upraw.
Sztuczna Inteligencja okazuje się bardzo przydatnym narzędziem dla autonomicznych maszyn pielących. W tym przypadku również zachodzi potrzeba identyfikacji chwastów, które będą usuwane przez robota. Część robotów będzie wyposażona w systemy wizyjne obsługiwane przez Sztuczną Inteligencję niezbędne do autonomicznego poruszania się robota po polu. Autonomiczny robot wyposażony w takie systemy będzie mógł efektywniej reagować na potencjalne przeszkody.
Algorytmy AI znajdują zastosowanie nie tylko w autonomicznych maszynach. Już obecnie w niektórych modelach ciągników i kombajnów zbożowych zastosowano terminale z wirtualnymi asystentami, którzy samodzielnie dokonują nastaw parametrów pracy ciągnika lub kombajnu do warunków pracy.
Drony ze Sztuczną Inteligencją
Algorytmy AI znajdują zastosowanie w systemach analizy obrazu jaki jest pozyskiwany za pomocą dronów, które zdobywają coraz to większą popularność w rolnictwie. Drony wykonujące zdjęcia upraw z lotu ptaka dostarczają dużych zasobów danych z których algorytmy AI mogą wyciągnąć przydatne dla rolnika informacje. Algorytmy AI analizując pozyskane obrazy mogą identyfikować miejsca w których uprawy są porażone przez choroby lub szkodniki bądź odczuwają one niedobór wody. Sztuczna Inteligencja zastosowana w układach sterujących dronami umożliwia autonomizację ich pracy.
Przyszłość AI w rolnictwie
Niewątpliwie rozwój technologiczny rolnictwa związany będzie z szerokim zastosowaniem Sztucznej Inteligencji. Z pewnością algorytmy AI będą przydatne w rozwiązaniu takich problemów i wyzwań w rolnictwie jak nadmierne zużycie pestycydów, konieczność wzrostu produkcji rolnej czy niedobór siły roboczej.
Technologia robi duże postępy. Można więc oczekiwać, że wiele firm i gospodarstw rolnych będzie korzystać z rozwiązań AI w ciągu najbliższych kilku lat.
Autor:
dr inż. Jacek Skudlarski
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Serdecznie zapraszamy do zapoznania się z blogiem
