W ostatnich latach rolnictwo nie pozostawało bez wpływu na środowisko przyrodnicze. Wysoki poziom chemizacji rolnictwa, zwiększenie liczby wielkoobszarowych gospodarstw rolnych oraz wysoka specjalizacja produkcji doprowadziły do zmniejszenia bioróżnorodności oraz zaburzyły funkcjonowanie naturalnych ekosystemów. Jednocześnie zasobów naturalnych nie przybywa. Postępujące zmiany klimatyczne, skutkujące np. pustynnieniem i erozją gleb, to zjawiska coraz częstsze. Te negatywne procesy narzucają zmiany w dotychczasowym podejściu do stosowania pestycydów i nawozów mineralnych. Komisja Europejska opracowała strategię na rzecz zachowania bioróżnorodności. Zasady te wymuszają na rolnikach prowadzenie produkcji w bardziej zrównoważony sposób, tak, by zwiększać liczbę upraw przy jednoczesnym zmniejszaniu zużycia pestycydów. Lecz to nie jedyne wyzwania, przed którym staje rolnictwo. Rolnicy napotykają również przeszkody wynikające z niedoboru pracowników. Spowodowane jest to przede wszystkim spadkiem zainteresowania pracą w rolnictwie. Problem nasilił się w pandemii COVID-19, która zmniejszyła zainteresowanie migracyjną pracą rolniczą (np. wskutek wprowadzenia ograniczeń w podróżowaniu i zwiększania dystansu społecznego).
Szacuje się, że do 2050 roku populacja ludzkości wzrośnie do 9-10 miliardów, co jeszcze bardziej utrudni wyżywienie całego świata i wywrze presję na rolników, aby dalej zwiększali produkcję. Rozwiązania z zakresu robotyki mogą pomóc nadążyć za rosnącym popytem, oferując precyzyjne techniki na każdym etapie łańcucha produkcji rolnej. Potrzeba wdrażania nowoczesnych technologii w rolnictwie, prowadzących do rolnictwa 4.0, jest zatem coraz wyraźniejsza. Od czasu rewolucji przemysłowej rolnictwo stało się bardziej zmechanizowane i zautomatyzowane. Aby dołączyć do kolejnej globalnej rewolucji przemysłowej, rolnictwo musi przejść transformację cyfrową poprzez cyfryzację usług, robotyzację, zastosowanie sztucznej inteligencji czy blockchain. Bez tego ani nie będzie konkurencyjne, ani nie ma szans nadążyć za dynamiką zmian. Technologie cyfrowe oferują rolnictwu zupełnie nowe możliwości – dzięki temu skuteczniejsze stanie się także monitorowanie upraw, planowanie czy zarządzanie.
Innowacyjność w zakresie zastosowań robotyki w rolnictwie w ciągu ostatnich pięciu lat znacznie się rozwinęła. Niedobór siły roboczej, zwiększony popyt konsumpcyjny i wysokie koszty produkcji to tylko niektóre z czynników, które przyspieszyły automatyzację w tym sektorze w celu obniżenia kosztów i optymalizacji zbiorów. Zautomatyzowanie prac wpływa pozytywnie zarówno na produktywność, jak i na warunki pracy osób zatrudnionych w rolnictwie. Pierwsze rozwiązania i systemy oparte na robotach wykorzystano w produkcji zwierzęcej (mleczarstwie). Obecnie obserwujemy bardzo silny rozwój robotów do zastosowań w produkcji roślinnej. Działania producentów ukierunkowane są na tworzenie całkowicie nowych konstrukcji samojezdnych, ale również na przystosowanie istniejących ciągników rolniczych do pracy autonomicznej bez obecności operatora w kabinie. Roboty rolnicze umożliwiają prace na każdym etapie łańcucha produkcyjnego, automatyzując żmudne i powtarzalne zadania oraz poprawiając ogólną wydajność produkcji. Obecnie roboty stosuje się głównie przy identyfikacji stanu upraw oraz selektywnym zastosowaniu środków ochrony roślin na podstawie bazy danych roślin. Systemy robotyczne wykorzystywane są również przy zbiorze (ramiona robotyczne), selekcji oraz obróbce produktów roślinnych. Dużym wyzwaniem i zmianą jest też stosowanie technologii pozwalających na gromadzenie i przetwarzanie danych. Współczesne autonomiczne maszyny wyposażone są w systemy diagnostyczne, które wykrywają i lokalizują każdą awarię czy nieprawidłowość. Co więcej, eliminują potrzebę zatrudniania operatorów, umożliwiając pracę przez całą dobę. Dostępne na rynku roboty potrafią siać, pielić oraz stosować selektywne opryski. Niektóre z nich są zasilane bateriami słonecznymi, inne silnikami elektrycznymi; istnieją też roboty wyposażone w kamery, lasery lub czujniki, które wykorzystują sztuczną inteligencję do identyfikacji i usuwania chwastów. Roboty rolnicze to również bardzo obiecujące rozwiązanie przy zwalczaniu szkodników poprzez zastosowanie precyzyjnych technik ich wykrywania i eliminowania. Dzięki selektywnym metodom oprysku prowadzą do zmniejszenia kosztów ekonomicznych i środowiskowych. Nowoczesne maszyny wychodzą naprzeciw problemom niedoboru siły roboczej, stając się jednocześnie szybsze i bardziej wszechstronne. Z całą pewnością nadal są wolniejsze od ludzi, ale rekompensują to wydłużoną zdolnością do pracy. Twórcy rozwiązań technologicznych zmagają się wciąż z wieloma wyzwaniami technicznymi i prawnymi, w szczególności w kwestii autonomii i bezpieczeństwa pracy robotów na polu.
Internet rzeczy (IoT – Internet of Things) to kolejny bardzo prężnie rozwijający się obszar znajdujący zastosowanie we współczesnym rolnictwie. Tworzy go infrastruktura sieciowa, w której czujniki i specjalistyczne urządzenia zbierają i przetwarzają dane. Dzięki zastosowaniu IoT możliwe jest budowanie bardzo dużych zbiorów danych, które za sprawą technologii big data mogą być dalej przetwarzane i analizowane. Na tej podstawie można optymalizować parametry pracy maszyn i urządzeń rolniczych lub procesów agrotechnicznych. Wyzwaniem pozostaje nadal odpowiednia infrastruktura, która pozwoli na przyłączenie wystarczającej liczby urządzeń. Inteligentne systemy stają się idealnym rozwiązaniem napędzającym rolnictwo precyzyjne. Czujniki dostarczają wiele cennych danych, które pomagają zarządzać, zwiększać wydajność planów i rentowność gospodarstwa. Takie podejście jest szczególnie istotne w przypadku dużych gospodarstw, w których jednocześnie monitoruje się kilkadziesiąt procesów.
Pozyskane informacje i możliwość ich dalszej analizy przyczyniają się do rozwoju nowoczesnego rolnictwa. Coraz więcej producentów idzie nawet o krok dalej – w kierunku możliwości zastosowania sztucznej inteligencji (AI – Artificial Intelligence) w celu optymalizacji procesów, zwiększenia przychodów oraz poprawy jakości. AI pozwoli rolnikom np. przewidywać zmiany pogody, liczbę i rodzaj szkodników czy chorób atakujących plony. Na bazie tych danych możliwe stanie się precyzyjne stosowanie wody, nawozów i pestycydów. A rozwoju sztucznej inteligencji nie byłoby bez wykorzystania technik IoT, big data czy HPC (high-performance computing). Nowoczesne technologie nieodwracalnie zmieniają rolnictwo, które niezmiennie generuje zbiory danych. Na ich podstawie można wyciągać wnioski w czasie rzeczywistym, optymalizować procesy i wspierać zarządzanie gospodarstwem. Do obszarów o największym potencjale wykorzystania AI należy zaliczyć zarządzanie glebą, uprawami i hodowlą zwierząt oraz gospodarkę wodną. Sztuczna inteligencja, dzięki zastosowaniu specjalistycznych algorytmów, to również perspektywa wykonywania analiz zdjęć satelitarnych do monitorowania upraw, w tym stanu roślin, wilgotności, chorób itp.
Jak widać, sektor rolno-spożywczy przechodzi właśnie jedną z największych od dekady rewolucji technologicznych. Sztuczna inteligencja z pewnością przeniesie obecne nowoczesne rolnictwo na jeszcze wyższy, efektywniejszy poziom.
Artykuł opublikowany w numerze 1/2023 czasopisma „Rolnictwo Przyszłości”.
Copyright @ 2023 „Rolnictwo Przyszłości”. Kopiowanie i powielanie treści bez zgody redakcji jest zabronione.
