Без новых технологических подходов к сельскому хозяйству перспектива удовлетворения потребностей населения в мире в 2050 году является сложной
СТЕФЕН ВЕСЛА, Главный специалист по стратегии, Группа компаний MEMS & Sensors
www.memsindustrygroup.org
По данным Организации Объединенных Наций, к 2050 году на планете Земля будет жить 9, 6 миллиарда человек. Кормление этих ртов потребует одновременного удовлетворения трех больших потребностей: количества, окружающей среды и культуры. Институт мировых ресурсов (WRI) прогнозирует, что нам нужно будет сократить разрыв примерно на 70% между объемом продовольствия, который у нас есть сегодня, и суммой, необходимой к 2050 году. Нам также необходимо будет уменьшить воздействие сельского хозяйства на климат, экосистемы и воду, Наконец, нам необходимо обеспечить, чтобы сельское хозяйство поддерживало всестороннее экономическое и социальное развитие.
Для IBM Researcher и уважаемого инженера Улисса Мелло и группы исследователей из IBM Research - Brazil ответы на эти сложные задачи заключаются в сборе и анализе данных в режиме реального времени. Они изучают, как методы и технологии «точного земледелия» могут максимизировать производство продуктов питания, минимизировать воздействие на окружающую среду и снижать стоимость.
Что такое «точное сельское хозяйство?». Считайте, что традиционно сельское хозяйство практикуется путем выполнения определенной задачи, такой как посадка или сбор урожая, в соответствии с заранее определенным графиком. Но, собирая данные в режиме реального времени о погоде, качестве почвы и воздуха, зрелости растений и даже оборудовании, затратах на рабочую силу и доступности, агрономы могут использовать интеллектуальную аналитику для принятия более разумных решений. Последний, более технологический процесс - это то, что подразумевается под «точным сельским хозяйством».
С точным сельским хозяйством центры контроля собирают и обрабатывают данные в реальном времени, чтобы помочь фермерам принимать наилучшие решения в отношении посадки, удобрения и сбора урожая. Они устанавливают датчики по всему полю для измерения температуры и влажности почвы и окружающего воздуха. Кроме того, эти центры управления фотографируют поля, используя спутниковые снимки и роботизированные беспилотные летательные аппараты.
До сих пор более крупные компании были лучше приспособлены к прецизионным сельскохозяйственным технологиям, потому что для этих технологий требуется надежная ИТ-инфраструктура и ресурсы для мониторинга. Тем не менее, Меллу считает, что технологии с облачным управлением снижают входной барьер, чтобы позволить меньшим фермам и кооперативам использовать мобильные устройства и краудсорсинг для оптимизации собственного сельского хозяйства. «Фермер мог сфотографировать урожай со своим телефоном и загрузить его в базу данных, где эксперт мог оценить зрелость урожая на основе его окраски и других свойств», - сказал Мелло. «Люди могли бы дать свое собственное чтение о температуре и влажности, чтобы заменить данные датчиков, если их нет».
Группа MEMS & Sensors Industry Group (MSIG) очень заинтересована в связи между датчиками и их использованием, помогая решать основные мировые проблемы, такие как голод, экологические проблемы и доступ к здравоохранению. Фактически MSIG ожидает, что к 2020 году более трехсот датчиков (TSensors) будут заполнять эти широкомасштабные приложения. Но использование датчиков, помогающих накормить миллиарды людей, потребует управления водой и почвой, прецизионного сельского хозяйства и улучшения урожайности и качества сельскохозяйственных культур.
IoT красный и зрелый
Один из связанных с сельским хозяйством интернет-проектов Things, о котором стоит упомянуть, «Интернет помидоров» управляется меньшим сообществом фермеров. Члены MSIG задумали этот проект на Исполнительном конгрессе MEMS & Sensors 2014 года, когда основной докладчик Фрэнсис Гуйярт, президент и соучредитель Партнерства по созданию опыта, бросил вызов аудитории. Он призвал аудиторию собирать данные по цепочке создания стоимости томатов Ag-Food с использованием сенсорных технологий IoT. Он призвал участников конференции принять участие во всех заинтересованных сторонах или актерах цепочки томатной стоимости в диалоге, ориентированном на данные, направленном на преобразование общего качества готового томатного продукта. Благодаря «сотворчеству» он предусматривал повышение эффективности выращивания, распределения, переработки и розничной продажи этих помидоров.
Рисунок 1: В основе интернет-проекта Tomatoes Project лежит сенсорная система для измерения качества популярной красной продукции. Источник: ADI.
Analog Devices (ADI) с нетерпением согласился с этой задачей и с тех пор работает с Gouillart и всей цепочкой поставок от фермы к столу. ADI разрабатывает основную технологию через свою платформу разработки Fenway (рис.1), которая включает в себя несколько проприетарных датчиков компании и микроконтроллер. ADI также использует множество технических соглашений или партнерских отношений с другими компаниями. Фактически, ADI недавно объявила о соглашении с Consumer Physics, которое предлагает SCiO, молекулярное сенсорное устройство, интегрированное в подход «Интернет помидоров». ADI также предоставляет команду быстрого прототипирования, необходимую для постоянной адаптации технологии к потребностям томатов-фермеров и других игроков с ценными цепями в разных частях мира.
Проект Internet of Tomatoes обеспечивает нейтральный, прозрачный, ориентированный на данные взгляд на производительность и качество по цепочке томатов, которые приведут различных участников к разным взаимовыгодным выборам, что приведет к трансформации всей цепочки создания стоимости и будет способствовать развитию и продажи технологий, предоставляющих услуги, и связанных с ними услуг.
Де-стрессовые растения
Другая небольшая компания, основанная в Швейцарии PlantCare AG, предлагает «первый в мире самообучающийся оросительный компьютер, который интеллектуально оценивает измерения от до 60 беспроводных датчиков влажности почвы». Система PlantCare AG (рис.2) использует датчики для обеспечения того, чтобы растения растут без стресса: они получают достаточно воды, но не слишком много, что также делает их менее болезненными и более устойчивыми к вредителям. Поскольку условия засухи являются широко распространенной угрозой в многочисленных глобальных регионах, сохранение воды обеспечивает более устойчивый подход к ирригации.
Рисунок 2: Система PlantCare AG направлена на управление окружающей средой роста - влажностью, химией / удобрением и другими факторами - так, чтобы продукция подвергалась меньшему экологическому стрессу от посева до сбора урожая. Источник: PlantCare AG.
Если вода, солнце и питательная безвредная почва являются основными фундаментальными строительными блоками сельского хозяйства, то давайте не будем забывать о пчелах. Опылители необходимы для одной трети всех культур, которые используются непосредственно для питания во всем мире. Но последнее десятилетие было тяжело для них, что сокращало их число из года в год. Расстройство коллапса колонии колонии (CCD) способствовало потере 42% популяции пчел в 2015 году.
Апиологи - исследователи медоносных пчел - приписывают ПЗС нескольким источникам, включая паразиты, вирусы и пестициды. Первичными паразитарными подозреваемыми являются клещи, которые заражают и уничтожают колонии пчел. Платформа Intelligent Foundation Eltopia Communications под кодовым названием MiteNot использует множество датчиков, микроконтроллеров и компонентов управления питанием от STMicroelectronics для мониторинга и сбора данных об условиях окружающей среды и устранения паразитов, которые способствуют ПЗС-пчелиным медам. Платформа - это компостируемая пленка, которая определяет жизненный цикл пчел и паразитов. Затем раствор взаимодействует с колонией, чтобы применить целевое тепло для стерилизации клещей без вреда пчелам и без пестицидов. Быстрый поиск в Интернете показывает другие проекты, которые определяют условия улья и проекты, в которых датчики установлены на спине пчел.
Стадо материнства
На переднем фронте крупного рогатого скота развернуты различные датчики для наблюдения за здоровьем животных, оптимальным временем спаривания, обнаружением беременности и временем родов. Одним из таких устройств, Moocall (рис.3), является неинвазивный датчик с хвостовым оперением, который собирает более 600 единиц данных в секунду. Он может точно предсказать, когда корова, скорее всего, родит, измеряя модели движения хвоста, вызванные трудовыми сокращениями. Когда эти движения хвоста достигают определенного уровня интенсивности с течением времени, Moocall затем отправляет SMS-сообщение прямо на мобильный телефон, в среднем за час до отела.
Рисунок 3: Предназначен для установки на хвост коровы, датчик Moocall собирает и передает данные о движениях хвоста, что указывает на то, что корова переходит в труд. Эти данные используются для обозначения фермера в такое время, когда ему или ей необходимо активно участвовать. Источник: Moocall.
Все предыдущие примеры иллюстрируют, как технологи, к счастью, решают задачу решения мирового голода и качественной пищи для всех, от верхней до нижней части пищевой цепи. Тем не менее, каждый должен работать на пути здравого смысла индивидуального проживания нашей жизни в гармонии с экосистемой Земли. Помимо нашего собственного понимания того, что правильно и необходимо, в будущем мы также сможем предложить использовать миллиарды и, возможно, триллионы датчиков (см. Инициативу TSensors от MSIG), чтобы рассказать нам, что происходит в почве, воде, воздуха, сельскохозяйственных культур и домашнего скота. С помощью точного земледелия мы можем быть намного умнее в обеспечении того, что в 2050 году есть еда на столе.
STEPHEN WHALLEY, главный специалист по стратегии, MEMS & Sensors Industry Group, www.memsindustrygroup.org