Az élelmezési probléma megoldásáért az amerikai gazdaságok a mesterséges intelligenciához fordulnak

Az amerikai farmerek gyorsan haladnak a mesterséges intelligencia adoptálásával. A technológia éppoly kifinomult, mint amennyire nélkülözhetetlen az élelmezési probléma megoldásában.

Az USA egy közép-nyugati államának egyik buja zöld területén állva egy farmer az okostelefonjával az egyik szójabab növényére mutat. Fényképet készít egy, a levélen kúszó kártevőről, majd egy mesterséges intelligencia (AI) által vezérelt program megnevezi a bogár faját, és megmondja, hogy okot ad-e aggodalomra. Az ilyen technológia újdonságnak tűnhet, de létfontosságú.

Az egész mezőgazdaságban a munkaerőhiány veszélyezteti az ágazat életképességét, mind a jövedelmezőség, mind a terméshozam szempontjából. Egyszerűen nincs elég ember a világot tápláló élelmiszerrendszerek fenntartásához. Ez különösen az Egyesült Államokban jelent problémát, amely Kína és India után a harmadik legnagyobb mezőgazdasági termelést produkálja.

A gazdák előregszenek

Az egyik legnagyobb probléma az, hogy a gazdák elöregszenek. Sokan már nem tudják vállalni a napkeltétől napnyugtáig tartó kézi munkát, amely a gazdaság hatékony működtetéséhez szükséges. És bár sok ilyen vállalkozás évtizedek óta családi vállalkozás, a fiatalabb generációk már nem veszik át a gyeplőt az idősebbektől, mint egykor, hanem a kevésbé munkaigényes, jobban fizető iparágakban keresnek munkát. A bérmunkások, akik a mezőgazdasági munkaerő többi részét alkotják, nagyrészt bevándorlók, szintén ezeket a mintákat követik.

"A munkaerő az első számú probléma" - mondja Emily Buckman, az American Farm Bureau Federation, egy ágazati szakmai szövetség kormányzati ügyekért felelős igazgatója. "A gazdálkodók átlagéletkora most 60 év. Buckman maga is egy Kentuckyban lévő farmon nőtt fel, ahol 70 éves édesapja még mindig a földet műveli, és csak a bátyja segít neki.

A probléma megoldására - különösen mivel a munkaerő nem csak fogyatkozik, de egyre drágább is, a terméshozamok pedig csökkennek - egyes amerikai farmerek a robotikai és mesterséges intelligencia irányította eszközök felé fordulnak. "Gondolkodunk a probléma megoldási lehetőségein, és úgy gondoljuk, hogy a technológia fejlődése segíthet a munkaerőterhek egy részének enyhítésében" - mondja Buckman.

A mesterséges intelligencia régóta jelen van a mezőgazdaságban

A mesterséges intelligencia a mezőgazdaságban nem teljesen újdonság: már két évtizede használnak kezdetleges változatokat, mint például az automata kormányzási rendszereket, például a kukorica termesztésekor. Az elmúlt néhány évben azonban az AI elterjedése gyors volt; egyes becslések szerint 2021 végén az amerikai mezőgazdasági ágazatban működő vállalkozások 87%-a használt valamilyen formában AI-t. Jelenleg a szövetségi kormány is gyorsított ütemben tereli a mezőgazdaságot a technológia felé, és pénzügyi ösztönzőket biztosít a mesterséges intelligencia fejlesztésének és bevezetésének felgyorsítására az egész országban.

Ha a közel kétmillió amerikai farmon sikerrel jár a mesterséges intelligencia bevezetése, az jelentős hatással lehet a világ többi részére. Ez különösen igaz, mivel a világon egyre több szájat kell etetni, és az éghajlatváltozás veszélyezteti a Föld legnagyobb termelőinek mezőgazdasági ökoszisztémáit - beleértve magát az Egyesült Államokat is, amely csak tavaly több mint 100 milliárd dollár (78,9 milliárd font) értékben exportált termékeket Kínába, Mexikóba, Kanadába és Európába.

Buckman szerint az iparág célja, hogy tömegesen fejlesszen ki és alkalmazzon új technológiákat, amelyek megfizethetőek és hozzáférhetőek, "hogy a gazdák táplálhassák a világot". "A világ népessége 2050-re várhatóan kétmilliárddal nő, ami azt jelenti, hogy a jelenleginél 70%-kal több élelmiszert kell termesztenünk. Az innovatív technológia segíteni fog nekünk ebben".

Nagyon ígéretes

A mezőgazdaságra nagy nyomás nehezedik, hogy gyorsan megoldásokat találjon. Az amerikai munkaerőhiány máris arra kényszerítette ezeket a műveleteket, hogy kevesebből többet állítsanak elő. De a klímaválság sürgőssége jelenti a fordulópontot. A kiszámíthatatlan időjárás megnehezítette a termesztési feltételek előrejelzését, és a terméshozamokat is rontja. Más szóval, a melegebb időjárás a vártnál hamarabb vezethet kevesebb élelmiszerhez.

"Minden előrejelzés szerint az éghajlatváltozás miatt a terméshozamok jelentősen csökkennek" - mondja Patrick Schnable, az Iowai Állami Egyetem kiváló professzora, ahol a Növénytudományi Intézetet vezeti. "A kukoricatermés 10%-os vagy 20%-os csökkenése katasztrofális lenne" - mondja. A kérdés tehát a következő: "Használhatjuk-e a mesterséges intelligenciát az ellenálló képesség növelésére?"

Iowa államban működik az AI Insitute for Resilient Agriculture, amely a mesterséges intelligencia által vezérelt eszközök és technológiák létrehozásán dolgozik az Egyesült Államok partnerintézményeivel együtt, és amelyet a Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF) és az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma (USDA) támogat.

A fenntarthatóság azonosítása

"Két átfogó problémára összpontosítunk" - mondja Schnable. "Az egyik a fenntarthatóság azonosítása - hogyan lehet olyan új tevékenységeket tervezni, amelyek a mezőgazdasághoz kapcsolódnak és ellenállnak az éghajlatváltozásnak" - mondja. "A másik, hogy a mesterséges intelligencia, a robotika és az érzékelő [eszközök] hogyan eredményeznek több profitot a gazdák számára, kevesebb erőforrás-, energia-, vegyszer- és vízfelhasználást."

Baskar Ganapathysubramanian, az AI Institute for Resilient Agriculture igazgatója, az Iowa State University gépészmérnöki tanszékének professzora szerint e két cél elérése szempontjából "nagyon sok ígéretes dolog van, és néhányat már meg is valósítottak".

Buckman szerint jelenleg a drónok és a GPS-eszközök a legelterjedtebb AI-eszközök a piacon. De sok más is létezik, például az önvezető traktorok és kombájnok, sőt az ezeken a gépeken található minőségi érzékelők is, amelyek segíthetnek a gazdáknak meghatározni, hogy a termés mely részei igényelnek több vagy kevesebb figyelmet.

Vannak olyan robotok is, amelyek olyan automatizált válogatási feladatokat is el tudnak végezni, amelyekhez korábban emberi szemre volt szükség. Egyes gazdaságok például a mesterséges intelligenciát használják a burgonya válogatásra, hogy meghatározott hibákat keressenek. Mások mesterséges intelligenciával feljavított kultivátorokat használnak a vetőmagok elültetésére és a gyomok eltávolítására, amelyek hatékonyan helyettesíthetik az emberi munkások tucatjait.

Termékeny talaj az AI számára

A mesterséges intelligencia használata a felhasznált erőforrások mennyiségének csökkentésére, ugyanakkor a terméshozam javítására is, része egy nagyobb stratégiának, amelyet a szakértők "precíziós mezőgazdaságnak" neveznek. Az elképzelés szerint a gazdálkodók a feltörekvő technológiákat - például a szántóföldek víz- vagy növényvédőszer-szintjét felmérő drónokat - arra használják, hogy a problémás területeket sebészi pontossággal kezeljék.

"A precíziós mezőgazdaság segít csökkenteni a vízpazarlást, hatékonyabbá tenni a gazdálkodást, és kevesebbel többet elérni" - mondja Buckman. "Az amerikai mezőgazdaságnak 30 évvel ezelőtt 100 millió hektárral több területre lett volna szüksége ahhoz, hogy elérje a mai termelési szintet" - mondja. A termelés javulása nagyrészt a precíziós mezőgazdasági stratégiáknak köszönhető, amelyeket a mesterséges intelligenciával és más technológiákkal együtt alkalmaznak.

A John Deere élen jár

E fejlesztések közül sokakat a globális mezőgazdasági tér jelentős szereplői vezettek be és alkalmaztak nagy mértékben. Közéjük tartozik az illinois-i székhelyű John Deere, amely traktorokat és egyéb technikai eszközöket fejleszt és gyárt a világ mezőgazdasági műveleteihez.

"Az AI és a technológia célja, hogy segítsük a gazdálkodókat abban, hogy jobban végezzék a munkájukat" - mondja Sarah Schinckel, a John Deere Intelligent Solutions Group (ISG) új technológiákért felelős igazgatója. Az AI-eszközök "megváltoztatják a mezőgazdaságot, már itt vannak, és a gazdák elfogadják őket" - mondja. "Olyan jövőt látunk, ahol egyre több gazdálkodó használja ezt a technológiát".

Schinckel szerint a John Deere már évtizedek óta számos mesterséges intelligencia eszközt kínál a gazdálkodóknak, például az Autotrac eszközöket, amelyek lehetővé teszik a kombájnok kéz nélküli kormányzását. Ezek csak fejlődnek, ahogy a technológia egyre kifinomultabbá válik. 2018-ban a vállalat bevezette a See & Spray technológiát, amely "AI-t ad a gépekhez", és segít a gazdálkodóknak megtalálni és eltávolítani a gyomokat a kultúrákon belül, és csak ott kijuttatni a gyomirtó szereket, ahol szükséges. Ez a technológia lehetővé tette a gazdálkodók számára, hogy akár 66%-kal csökkentsék a gyomirtószerek használatát, mondja Schinckel, jelentős megtakarításokat aratva. "Sok ilyen dolognak egyértelmű megtérülése van" - teszi hozzá.

A John Deere is bemutatott teljesen autonóm traktorokat az elmúlt néhány évben. Schinckel szerint ezek a traktorok a következő nagy lépést jelentik a mezőgazdasági autonómia nagyobb víziója felé, amelynek a következő években fel kell gyorsulnia. "Célunk, hogy 2030-ra az autonómiát minden termelési lépcsőre kiterjesszük" - mondja.

A mesterséges intelligencia aratása

A költségek csökkentése és a hozamok növelése nyilvánvalóan fontos az amerikai gazdaságok és mezőgazdasági vállalatok számára, de az előnyök messze túlmutatnak, és az egész világra visszahatnak.

"A jobb termelékenység a földeken nagyobb nyereséget jelent a gazdáknak, szilárdabb ellátási láncot és alacsonyabb árakat a fogyasztóknak" - mondja Steven Thomson, az USDA Nemzeti Élelmezési és Mezőgazdasági Intézetének (NIFA) Élelmiszertermelési és Fenntarthatósági Intézetének mezőgazdasági és biorendszer-technológiai nemzeti programvezetője.

"A fenntarthatóbb gyakorlatok a természeti erőforrások kisebb mértékű pusztulását és a bolygónk ökológiai károsodásának megelőzését jelentik" - mondja. Ez magában foglalhatja a mesterséges intelligencia alkalmazását a növénytermesztés és az állattartás optimalizálására, ami segíthet a beteg állatok vagy növények kiszűrésében, a nyereség növelésében és a környezet védelmében.

Az amerikai kormány támogatja az AI elterjedését

Az amerikai kormány is látja a mesterséges intelligenciában rejlő lehetőségeket a mezőgazdaságban: számos támogatást nyújtottak és befektetéseket eszközöltek a mezőgazdaságra összpontosító mesterséges intelligenciát fejlesztő kutatóintézetekbe. Thomson szerint ezeknek a kezdeményezéseknek az elsődleges célja "könnyen használható, mesterséges intelligenciával támogatott döntéstámogató eszközök kifejlesztése, amelyek segítenek a termelőknek a környezet, a gazdaság és a társadalom szempontjából egyaránt előnyös döntések meghatározásában".

Számos új eszköz hihetetlenül kifinomult, és az erőforrások precíziós szállítására, a talajfelügyeletre, a kórokozókkal való érintkezés nyomon követésére összpontosít az élelmiszerbiztonság javítása érdekében, valamint a betakarítást segítő robotikára. A beruházások azonban egyszerűbb innovációkat is ösztönöznek - olvastuk a bbc.com-on.

Ganapathysubramanian szerint az Iowa State kutatói a mesterséges intelligenciát olyan technológiák kifejlesztésére használták fel, mint például ez a kártevő-azonosító okostelefon-alkalmazás, amely órákig tartó kézi munkát takaríthat meg számukra. A fejlesztés alatt álló eszközök segíthetnek a gazdáknak a kiadások csökkentésében is - ami kulcsfontosságú része a mezőgazdaság pénzügyi fenntarthatóságának, különösen mivel az ágazatban már most is csekély az árrés.

"A mesterséges intelligencia nagyon természetes és jövedelmező eszközt nyújt a gazdák számára, hogy alaposabb, helyi döntéseket hozzanak és jobban értékeljék a kockázatokat" - mondja Schnable. Ezeket az eszközöket viszonylag könnyen, nagy léptékben és nemzetközi szinten lehetne alkalmazni - ami a terméshozamok exponenciális növekedését eredményezheti a világ azon részein, ahol erre a legnagyobb szükség van, például Délkelet-Ázsiában. "A [mesterséges intelligencia eszköz] Indiában való bevezetésének határköltsége majdnem nulla" - teszi hozzá. "Ha az eszközöket egyszer már megépítettük, lényegében nincs költség a szállításukhoz."

A szakértők óvatosan optimisták azzal kapcsolatban, hogy ezek az eszközök a gazdák kezében, széles körben segíthetnek a mezőgazdaságnak az éghajlatváltozás, a bizonytalan munkaerőpiac és más veszélyek elleni küzdelemben. Nagy lehetőségek rejlenek benne - és a szükség még soha nem volt ilyen sürgető.