Mesterséges intelligenciával támogatott mezőgazdaság

A mezőgazdaság különböző területeinek robotizálására – a korunkban zajló negyedik ipari forradalom részeként – az elmúlt egy-másfél évtizedben jó néhány koncepcióterv látott napvilágot. Közülük számos terv elérte a megvalósítási fázist is. A K + F tevékenységek vonatkozásában a legnagyobb aktivitás döntően az állattenyésztés és a gyümölcsbetakarítás területén volt megfigyelhető. A robotizáció szoros kölcsönhatásban van többek között a mesterséges intelligenciával (Artificial Intelligence, AI).

 

Kihívások által generált fejlesztés

A mezőgazdaság és a gazdálkodás az egyik legrégebbi és legfontosabb terület, illetve tevékenység a világon. Az emberiség hosszú utat tett meg az évezredek során abban a tekintetben, ahogyan különböző technológiák bevezetésével gazdálkodunk és termesztünk növényeket. Amint a világ népessége folyamatosan növekszik, és egyre kevesebb a megművelhető földterület, az emberiségnek kreatívabbá és hatékonyabbá kell válnia a gazdálkodás terén. Kevesebb földterület felhasználásával több növény termesztésére és a megművelt hektárok termelékenységének és hozamának növelésére kell koncentrálnia. A mezőgazdaság összességében nagyságrendileg egy 5 billió dolláros ágazat. Napjainkban az iparhoz és egyéb más területekhez hasonlóan az agrárium is a mesterséges intelligenciával támogatott vagy arra épülő technológiák felé fordul. Igaz, hogy az AI jelenléte még korántsem nevezhető tömegesnek, de tény, hogy egyre több területen kerül alkalmazásra. Miben segítheti a gazdálkodók munkáját? Támogató jelenléte megfigyelhető a kártevők elleni védekezésben, a talaj és a termesztési körülmények figyelemmel kísérésében, a széles spektrumú adatelemzésben és a munkaerő optimalizálásában.

 

 

Mesterséges intelligencia minden szektorban

Napjainkban az AI-alapú technológiákat számos gazdasági ágazat használja különböző célok megvalósítására. A mesterséges intelligencia jelen van már az iparban, a pénzügy, a közlekedés és az egészségügy területén, valamint a mezőgazdaságban. Ma a mezőgazdaságra fókuszáló startup cégek többsége az AI-alapú megközelítést alkalmazza az olyan fejlesztések tekintetében, amelyek például a mezőgazdasági termelés hatékonyságának növelésére vonatkoznak. A mezőgazdasági mesterséges intelligencia piacának nagyságára, illetve a benne rejlő növekedési potenci álra vonatkozó különböző becslések igen eltérőek. A Markets and Markets Report szerint ez a piac jelenleg körülbelül 519 millió dollár nagyságú, és ez az érték 2025-re várhatóan 2,6 milliárd dollárra fog növekedni. Más becslések 4 milliárd dollárról szólnak, szintén a 2025-ös céldátum vonatkozásában.

 

Az AI alkalmazásának előnyei a mezőgazdaságban

Automatizálás és robotika – a kézi munka felgyorsítása vagy a munkaerőhiány kezelése érdekében a robotokat olyan mezőgazdasági tevékenységekben használják, mint például a gyümölcsszedés. Ez termelékenységnövekedéshez vezethet, a hibák minimalizálása, a munka minőségének következetessége, valamint a folyamatos üzemmód mellett.

A mezőgazdaság számára – főként a „főszezonban” – nagy kihívást jelent a munkaerőhiány. A gazdaságoknak hagyományosan sok, főleg szezonális munkavállalóra van szükségük a növények betakarításához és a termelékenység megőrzéséhez. A munkaerőhiány egyik megoldása lehet a mezőgazdasági robotok használata. Ezek a robotok pótolják az emberi munkaerőt, és különféle formákban használhatók. Ezek a mesterséges intelligencia által irányított robotok nagyobb hatékonysággal, gyorsabban tudják betakarítani a növényeket, mint az emberek. Emellett pontosabban azonosíthatják, valamint megszüntethetik a gyomosodást, további „non-stop” munkaidővel csökkenthetik a gazdaságok fajlagos költségeit. A termelékenység növekedése átalakíthatja a mezőgazdasági termesztést, és javíthatja a globális élelmiszerellátást. Például az éghajlati tényezők 20-49%-kal befolyásolják a növények (kukorica, rizs, szója, tavaszi búza) termésingadozását (Phys.org, 2019). Az olyan mesterségesintelligencia-eszközök, amelyek az időjárási adatok elemzésére fókuszálnak, a világ minden táján segíthetik a termésveszteség minimalizálását. Az adatelemzés és a robotika minden gazdaságban növelheti az általános termelést.

Örök kérdés, hogy a robotok elveszik az emberek munkáját vagy sem? A pénzügyi szektorban tevékenykedő világcég, a Pricewaterhouse Coopers prognózisa szerint a robotizáció három hullámban fog megtörténni. Ezek közül az első az algoritmus kora, amelyben már jelenleg is benne élünk. Ennek jellemzője, hogy egyre több egyszerű számítást és adatelemzést bízunk a mesterséges intelligenciára, a gazdaságban pedig széles körben alkalmazunk algoritmusokat. A témánk szempontjából a harmadik hullám lehet az érdekesebb. Az előrejelzés szerint ez a 2030-as években fog eljönni. Ekkor a robotok már az összetettebb és komolyabb problémamegoldó képességet igénylő munkákat is átvehetik az emberektől. Egy dolgot mindenképpen szem előtt kell tartani. Mégpedig azt, hogy a célok kitűzésére továbbra is csak az ember lesz képes. Az AI használatának legfőbb korlátja – „működés oldalról” – az, hogy csak a múltbeli tapasztalatokra/adatokra képes építeni. Ebből fakadóan célkijelölésre a közeli jövőben (de még talán a távolabbiban sem) nem lesz képes. Vagyis a robotok uralta, dolgozó emberek nélküli agrárium vélhetően még sok évtizedig utópia marad.

 


A robotizáció három hullámban fog megtörténni

 

Szakmai szervezetek az AI elterjedésért

Mielőtt megemlítenénk néhány konkrét szervezetet, külön ki kell emelni az egyes államok szerepét, hiszen csak maga az állam képes olyan jogi és gazdasági hátteret teremteni, ami ezeknek a szervezeteknek a működéséhez és az AI ügyének előmozdításá hoz szükséges. Előbbiek szellemében hazánkban az Innovációs és Technológiai Minisztérium jóvoltából tavaly májusban látott napvilágot a Magyarország Mesterséges Intelligencia Stratégiája 2020–2030 című dokumentum.

Napjainkban számos nemzeti és nemzetközi szervezet tevékenykedik a mesterséges intelligencia kutatása és a jövőbeli minél szélesebb körben történő felhasználása érdekében. Ilyen többek között a Mesterséges Intelligencia Koalíció, amelyhez nemrégiben a Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal (Nébih) is csatlakozott. Ez a közel 300 tagszervezetet tömörítő és dinamikusan bővülő platform kiváló lehetőséget biztosít a benne résztvevő állami, piaci és egyéb szereplőknek, hogy közösen határozzák meg, jelöljék ki azokat a trendvonalakat, amelyek elősegíthetik a digitalizációs célok révbe juttatását.

Nemzeti szinten érdemes megemlíteni a tengerentúlon létrejött, maga elé monumentális célokat kitűző új tudományos intézetet, az AIFARMS-t. Az intézetet azzal a feladattal hozták létre az amerikaiak, hogy kifejlessze a jövő automatizált farmjait. Az AIFARMS átfogóbb célja a mesterséges intelligenciák működésének mélyebb megértése, valamint új, innovatív lehetőségeket kell találniuk a mesterséges intelligenciák felhasználására a mezőgazdaság kiemelt területein.

 


A célok kitűzésére továbbra is csak az ember lesz képes

 

Eperszámlálás a levegőből

Örvendetes módon napjainkban már számos gyakorlati példát is találhatunk a mesterséges intelligencia agráriumban történő alkalmazására. Az elmúlt időszak fejlesztéseiből válogattunk ki néhányat:A belga Flanders Make neve főként azok számára lehet ismerős, akik járatosak a drónok világában. A cég többek között olyan drónokat fejlesztett ki, amelyek önállóan képesek elvégezni leltárazást egy raktárban. Témánk szempontjából azért fontos megemlíteni a tevékenységüket, mert legutóbb olyan algoritmust alkottak meg, amely a kamerák és a szenzorok segítségével képes megszámolni egy parcellán a virágokat és a gyümölcsöket, hogy aztán ezekből hozambecsléseket csináljon.

A spanyol Agricultural Robiotics Laboratory fejlesztése, a VineScout a szőlősgazdák munkáját fogja megkönnyíteni. Egy olyan robotról van szó, amely miközben önállóan bejárja az egész ültetvényt, folyamatosan rögzíti a fontos paramétereket. Ezeket felhasználva a gazda kellő időpontban beavatkozhat (pl. a növényvédelem területén).

A holland Van der Hoeven Horticultural Projects az üvegházi paradicsomtermesztésre specializálódott. Az önmaguk által épített üvegházakban az általuk kidolgozott algoritmusok irányítják az ott folyó termesztést. Vagyis minden olyan döntést a számítógép hoz meg, amelyekről normál esetben a termesztő dönt. A hollandok Automatoes elvevezésű gyári csapata legutóbb megnyerte a Wageningen Egyetem felügyelete mellett megrendezett Autonomous Greenhouse Challenge versenyt. A cég által megtervezett növénytermesztési stratégia (Plant Empowerment) egy új nézőpontot képvisel. Az újdonság abban áll, hogy nem a „tankönyvi” optimum megvalósítására törekedtek a környezeti feltételek vonatkozásában, hanem a növények irányából a szenzorokra érkező információk alapján állítják be a klímaparamétereket. A dán AGROINTELLI ismertségét leginkább az automata szerszámhordozó robotjának, a Robottinak köszönheti. Ezt kiindulópontnak tekintve egy mechanikai gyomirtásra alkalmas intelligens rendszer megalkotásán fáradoznak.

Az elektromos hajtású traktorjairól ismert, amerikai Autonomous Tractor Corporation önvezető traktorra dolgozott ki egy AI-alapú koncepciót.

A drónok elterjedése hatalmas távlatokat nyitott meg számos gazdasági szektor, így az agrárium számára is. A várakozások szerint a drónos elemzések piaca fog egy meredeken emelkedő növekedési pályát leírni, hiszen ez egy elérhető árú megoldás a gazdák számára például a növények állapotának gyors és pontos felmérésére, és – amennyiben szükséges – segítve a gyors beavatkozást. A drónok használatával kapcsolatos alapfogalmakat és alapszabályokat a légi közlekedésről szóló 1995. évi XCVII. törvény tartalmazza. Ez a jogszabály 2020 decemberében módosításra került, ezért egy drónos beruházás előtt mindenképpen át kell tanulmányozni. Habár a fentiek működőképes eszközök, illetve rendszerek, de vélhetően még egy jó darabig hiába keresik őket a gazdák a kereskedőknél, viszont a jövőbeli trendeket jól szimbolizálják.

 


A levegőből már hozambecslés is végezhető a drónok segítségével

 

Az elterjedés korlátai

A többi gazdasági ágazathoz hasonlóan az agrárium szereplői olyan korlátokkal szembesülnek, amelyek a mesterséges intelligencia használatával kapcsolatosak, például a magas beruházási költségek, a jelenlegi technológiai infrastruktúrával való összeegyeztethetőség, a készségek és az erőforrások elérhetősége, a biztonság és az esetleges szabályozási kérdések. Az új technológiák bevezetése és elterjedése komoly költségekkel jár. Ezért hosszabb idő alatt következhet be a váltás. Erre jó példa az önvezető járművek kérdése, amelyek hiába jelennének meg tömegével, velük párhuzamosan az általunk vezetett autók hosszú évtizedekig az utakon maradnak/maradnának. Egy új technológia bevezetése – főként, ha nagyobb léptékű – nem megy egyik napról a másikra. A széles körű elterjedés pedig a legritkább esetben megy végbe gyorsan, illetve véletlenül sem úgy történik, hogy a régebbi technológia azonnal kiszorulna a piacról. Az újítások mindig két szinten „hatnak”. Ezek közül az egyik a technikai változás, a másik pedig az érintett emberekre való hatás. Nem nehéz belátni, hogy akkor beszélhetünk a legnagyobb hatékonyságról, ha a fejlesztések vonatkozásában az előbb említett két szempont párhuzamosan érvényesül.

A közeljövőben komolyan foglalkozni kell a mesterséges intelligencia alkalmazását szabályozó rendszerek és törvények kialakításával, például a használatuk okozta károk miatti felelősség kérdésével.

 

SZERZŐ: CZÉKUS MIHÁLY

agrárium AI Artificial Intelligence automatizálás drón innováció K + F mesterséges intelligencia mezőgazdaság önvezető robotizáció robotizálás startup technológiai infrastruktúra