Ferma robotizataData viitoare când stai la rând într-un supermarket, gândeşte-te şi la fermierii care şi-au adus contribuţia la umplerea coşului tău de cumpărături. Viaţa lor este destul de grea pe moment şi îţi poţi da singur seama că asta va însemna preţuri mai mari la mâncare pentru tine.

 

 

 

Mai mult, asta va însemna şi vremuri mai grele pentru milioanele de oameni din această lume pentru care lipsa hranei este o chestiune de viaţă şi de moarte. Şi mai rău, studiile realizate sugerează că lumea va avea nevoie de două ori mai multă hrană până în 2050. În plus, pe lângă faptul că fermierii trebuie să scoată mai mult din aceeaşi suprafaţă de pământ, ei trebuie să-şi reducă şi impactul asupra mediului. Toate acestea înseamnă că trebuie să regândim modul în care este practicată agricultura şi să ducem automatizarea la un cu totul alt nivel.

În cadrul noilor modele de ferme, cheia va fi precizia. De ce să dozezi un întreg câmp cu substanţe chimice dacă le poţi împrăştia numai acolo unde sunt necesare? Fiecare plantă ar putea primi exact cantitatea necesară din orice, nimic în plus sau în minus, o abordare care ar putea reduce folosirea substanţelor chimice şi creşte randamentele dintr-o singură mişcare. Dar aceasta este mai uşor de zis decât de făcut; cele mai mari ferme din Europa şi Statele Unite pot acoperi mii de hectare. Şi acesta este motivul pentru care automatizarea este cheia unei agriculturi precise. Şi mai specific, spun inginerii agricoli, o agricultură precisă necesită agricultori robotizaţi.

În curând, am putea vedea câmpurile acoperite cu roboţi agricoli care pot identifica răsadurile individuale şi le pot hrăni cu picături personalizate de fertilizatori şi apă. Alte maşini ar distinge buruienile şi le-ar distruge cu o micro-picătură de pesticid, cu o flamă dintr-un aruncător de flăcări sau cu o lovitură a unui laser de mare putere. Aceste maşini vor fi, de asemenea, capabile să identifice şi să recolteze toate tipurile de legume deja coapte.

Roboţii ar putea aduce schimbări majore, de asemenea, în domeniul locurilor de muncă şi în modul în care muncim, în cazul solului şi a calităţii acestuia şi în cantitatea de energie şi implicit de carbon, care este investită în agricultură. Ei ar putea reduce poluarea şi cantitatea de apă folosită. Schimbarea cea mai vizibilă, totuşi, pentru oamenii obişnuiţi, ar fi modul în care se prezintă terenul agricol. Culturile ar fi plantate pe un câmp mic, aranjat geometric, în timp ce fermele pentru fructe ar fi pline de aranjamente de copaci sub formă bidimensională. Fermierii robotizaţi ar putea chiar influenţa tipul fructelor şi al legumelor care ajung pe rafturile noastre.

Mai mult de un secol de mecanizare deja a transformat agricultura într-o activitate de scară industrială în cea mai mare parte a lumii, fermele pentru cereale fiind printre cele mai puternic automatizate. Dar o varietate de alte culturi, cum ar fi portocalele şi roşiile care sunt destinate unor alimente procesate, sunt culese în mod mecanic. În mii de ferme de lapte, vacile sunt mulse de roboţi. Acestea şi alte produse sosesc la magazinul tău local fără a fi atinse de mâinile omului.

Deja noua generaţie de maşinării autonome pentru agricultură este deja la muncă. Este posibil să o fi văzut deja şi totuşi să nu o fi remarcat, pentru că aceşti roboţi sunt deghizaţi în tractoare. Multe dintre tractoarele din ziua de astăzi se conduc singure, folosesc GPS-ul pentru a traversa un câmp şi pot chiar “vorbi” cu ustensilele lor – un plug sau un pulverizator, de exemplu. Şi ustensilele le pot răspunde. “O ustensilă mecanică pentru plivit îi va spune tractorului ‘mergi prea repede’, sau ‘deplasează-te spre stânga’”, spune Simon Blackmore, care cercetează tehnologia agriculturală la Universitatea Harper Adams din Shropshire, Marea Britanie. Astfel de sisteme devin norma, spune el.

Vehiculele agricole încep, de asemenea, să vorbească unul cu celălalt. Un sistem John Deere pus în vânzare în acest an permite unei combine să cheme un tractor special pentru a putea descărca grâul. Firma germană Fendt a creat tractoare perechi, unul condus manual în timp ce al doilea se conduce singur şi imită mişcările primului tractor pe un rând alăturat. Acest sistem poate înjumătăţi eficient timpul pe care un fermier îl petrece pe câmp, iar acesta este doar începutul.

Totuşi, atunci când sistemele complet autonome vor începe să lucreze, ele nu vor semăna deloc cu tractoarele. Având în vedere greutatea şi mărimea lor enormă, maşinile agricole din ziua de azi prezintă dezavantaje semnificative: ele tasează solul, reducând porozitatea şi omorând vietăţile benefice, asta însemnând că culturile nu cresc chiar aşa de bine pe cât ar trebui. Tasarea creşte, de asemenea, şi gradul de eroziune produs de ploaie. “De ce arăm? În principal pentru a repara daunele produse de marile tractoare”, spune Blackmore.” Până la 80 la sută din energia care merge în cultivare este folosită pentru a repara aceste daune. Desigur, există şi oportunitatea de a realiza lucrurile în moduri diferite.”

Flotele de roboţi autonomi uşori au potenţialul de a rezolva această problemă, crede Blackmore. Înlocuirea forţei brute cu precizia este cheia, spune el. “O sămânţă are nevoie doar de 1 cm cub de sol pentru a putea creşte – dacă putem cultiva doar atât putem folosi puţină energie şi totuşi plantele se vor dezvolta frumos.”

Aceşti roboţi uşori ar putea înlătura nevoia pentru arat cu totul, reducând semnificativ cantitatea de energie necesară şi astfel şi emisiile de dioxid de carbon care sunt produse de agricultură. Şi având în vedere gradul mai redus de tasare, solul îşi păstrează structura şi organismele benefice şi este capabil să absoarbă mai multă apă şi să rămână fertil pentru mai mult timp.

Roboţii autonomi dotaţi cu astfel de abilităţi deja îşi arată utilitatea în testele de teren. Aceşti roboţi agricoli trebuie să prezinte trei abilităţi cheie: navigarea, interpretarea scenei din faţa lor şi abilitatea de a ajuta fermierul, prin distrugerea unei buruieni, prin aplicarea unui compus chimic sau prin recoltarea plantei.

Sistemele navigaţionale sunt partea cea mai simplă a ecuaţiei, în particular prin apariţia unei tehnici de navigaţie prin satelit, de înaltă precizie, numită RTK-GPS, care le permite maşinilor să se localizeze cu o precizie de 2 cm. Arno Ruckelshausen de la Universitatea de Ştiinţe Aplicate din Osnabrück, Germania, a dezvoltat un astfel de sistem pentru un robot agricol modular numit BoniRob. Acest rover de teren cu 4 roţi foloseşte camere de imagistică spectrală pentru a distinge plantele verzi de solul maro. Apoi înregistrează locaţia fiecărei plante individuale şi se întoarce în mod repetat la fiecare dintre ele, în timpul sezonului, pentru a-i monitoriza creşterea (Landtechnik, vol 67, p 37).




Arme laser pentru distrugerea buruienilor

Eliminarea buruienilor este un scop dorit în mod particular, având în vedere că ele sunt responsabile cu reducerea randamentului unor culturi cu peste 50 la sută. Astfel că, la pasul următor, Ruckelshausen intenţionează să-şi doteze robotul cu un sistem de pulverizare precisă, bazat pe tehnologia folosită la imprimantele cu jet de cerneală, care poate aplica micro-picături de erbicid frunzelor buruienilor. El calculează că această abordare ar putea reduce folosirea de compuşi chimici cu până la 80 la sută. Chiar şi luând în considerare investiţia iniţială în robot, totul s-ar dovedi mai ieftin decât în cazul plivitului tradiţional, calculează Blackmore. Există, de asemenea, beneficii evidente şi pentru biodiversitate, prin minimizarea numărului de plante care sunt ucise de erbicide. În plus, aplicarea de erbicide nu este unica modalitate prin care roboţii pot distruge buruienile: prototipurile au mânuit şi aruncătoare de flăcări şi lasere în încercarea de a arde buruienile, lucru care ar putea fi foarte folositor pentru agricultura organică.

Economii similare sunt posibile şi în cazul fertilizatorilor: testele de teren au arătat că prin utilizarea senzorilor pentru evaluarea nivelurilor de azot ale unei plante de grâu individuale, un robot poate particulariza cantitatea de fertilizator pe care i-o oferă şi poate reduce astfel nivelul global folosit cu mai mult de 80 la sută, cu 0 pierderi în ceea ce priveşte randamentul culturii (Soil Science Society of America Journal, vol. 73, pag. 1566). Scăderea gradului de utilizare al fertilizatorilor, combinat cu pierderea redusă a apei din solul mai puţin tasat ar putea însemna şi râuri şi căi navigabile mai sănătoase. Să nu mai menţionăm faptul că industria producătoare de fertilizatori este un contribuitor uriaş la emisiile de carbon.

Următoarea încercare este modul în care să distingem buruienile de culturile normale. Cercetătorii dezvoltă sisteme de vizualizare pentru maşini care folosesc forma frunzelor pentru a distinge între, să zicem, buruieni şi sfecla de zahăr. Progresul este lent, totuşi, spune Salah Sukkarieh, un cercetător în domeniul roboticii la Australian Centre for Field Robotics din Sydney, din cauza lipsei finanţării. ”Dacă aş avea parte, în cazul roboţilor agricoli, de finanţarea din domeniul minier şi al apărării, aş rezolva problema. Dar nu există destui bani pentru agricultură. Trebuie să învăţăm din alte industrii, printr-un efect de scurgere a informaţiilor”, spune el. Totuşi, sistemul de vizualizare al maşinilor ar trebui să fie gata în aproximativ trei ani, prezice el.

De asemenea, Blackmore nu vede vreun motiv tehnologic pentru care roboţii agricoli n-ar trebui să fie comercializaţi. Testele realizate pe unii roboţi dotaţi cu echipamente de vizualizare cum ar fi HortiBot-ul danez au arătat că ei pot identifica buruienile aflate pe un câmp şi le pot pulveriza o cantitate precisă de pesticide. Alte teste au arătat că sistemele de irigaţie robotizate pot reduce la jumătate consumul de apă. “Tot ce trebuie să mai facem e să găsim investiţii. Tehnologiile au fost deja dezvoltate”, spune el.

În Japonia, guvernul a luat această chestiune în propriile mâini. Această ţară îşi poate produce doar 40 la sută din propria hrană, depinzând astfel de importuri mai mult decât orice altă ţară, dar guvernul este hotărât să crească această proporţie la 50 la sută de-a lungul următorului deceniu. Şi, având în vedere o populaţie în curs de îmbătrânire care reduce astfel fondul de lucrători agricoli potenţiali, Japonia îşi întoarce privirea către roboţi.

Noboru Noguchi de la Universitatea Hokkaido conduce un proiect pe 5 ani, în valoare de 8 milioane de dolari, finanţat de Ministerul Agriculturii, Pădurilor şi Pescăriilor având ca scop comercializarea pe piaţă a roboţilor agricoli. Proiectul urmăreşte să automatizeze întregul proces, de la plantare la recoltare şi se va centra pe cele trei culturi stabile ale Japoniei: orez, grâu şi boabe de soia. Până în 2014, echipa plănuieşte să-şi testeze roboţii agricoli pilot în cadrul fermelor. “Ne dorim să-i şi putem comercializa peste 5 ani”, spune Noguchi.

O mare îngrijorare pentru Noguchi e riscul ca robotul să lovească excursionişti sau vite rătăcite. Aşa că el lucrează cu compania germană Bosch pentru dezvoltarea unor roboţi echipaţi cu lasere şi senzori ultrasonici care pot monitoriza împrejurimile şi pot frâna dacă o coliziune este iminentă. Ca o soluţie de rezervă, barele de protecţie sensibile la atingere opresc robotul dacă acesta loveşte ceva.

După Japonia, următoarele locuri care simt efectul scăderii numărului forţei de muncă agricole – şi unde roboţii agricoli au şansa să apară cât mai curând – sunt America de Nord şi Europa de Vest. Şi există o poveste similară în cazul unor naţiuni aflate într-o dezvoltare rapidă cum ar fi China. “Munca în agricultură nu este interesantă, prestigioasă sau foarte bine plătită. Este solicitantă din punct de vedere fizic şi murdară – oamenii preferă să se ducă la oraşe şi să lucreze în fabrici sau la birou”, spune Eldert van Henten, cercetător în domeniul roboticii la Universitatea Wageningen din Olanda. “În timp ce populaţia este în creştere şi are nevoie să fie hrănită, numărul de oameni care doresc să mai muncească în agricultură este în scădere rapidă.”

Linda Calvin, economist la Departamentul pentru Agricultură al Statelor Unite şi Philip Martin de la Universitatea California, Davis, au studiat trendurile din domeniul mecanizării pentru a putea prezice modul în care fermele americane se vor dezvolta odată cu scăderea numerică a forţei de muncă din domeniu. Până în acest moment, muncitorii imigranţi, în principal din Mexic, au ţinut la un nivel ridicat acest număr, dar fluxul de imigranţi a încetinit şi mulţi din cei deja aflaţi în State se întorc acasă. National Agricultural Workers Survey al Departamentului pentru Forţa de Muncă al Statelor Unite a intervievat mai mult de 50 000 de muncitori din domeniul agricoli în ultimii 25 de ani. Mai mult de jumătate dintre respondenţii intervievaţi în cadrul studiilor recente erau imigranţi ilegali; totuşi, şi în acest grup, în care statutul legal, educaţia şi limba acţionează ca o barieră în faţa angajării în alte domenii, cei mai mulţi renunţau la munca în agricultură după mai puţin de un deceniu pentru slujbe mult mai puţin solicitante din punct de vedere fizic.

Costurile în creştere cu forţa de muncă au condus în trecut la adoptarea unor tehnologii agricole capabile să genereze economisirea resurselor, spun Calvin şi Martin, citând ca exemplu industria stafidelor. În 2000, o recoltă bogată a scăzut foarte mult preţurile şi, având în vedere reducerea profiturilor, agricultorii au început să se gândească la a face economii. Având în vedere că costurile cu forţa de muncă sunt printre cele mai mari – 42 la sută din cheltuielile de producţie din fermele americane, în medie – ei au început să folosească o secerătoare mecanică adaptată după o maşinărie folosită de viticultori. Până în 2007, aproape jumătate din stafidele din California erau culese mecanic şi o forţă de muncă care odinioară număra 50000 de persoane se redusese la doar 30000 de persoane.

Roboţii agricoli s-ar putea să nu fie o veste bună pentru lucrătorii care depind de munca câmpului pentru a trăi, dar care este situaţia agricultorilor? În timp ce studiile sugerează că mulsul robotizat are un impact redus asupra profiturilor generale, maşinile îi scapă pe lăptari de chinul mulsului zilnic. Dar calculele făcute de Blackmore sugerează că roboţii agricoli ar putea aduce beneficii financiare semnificative, reducând costurile cu plivitul cu până la 20 la sută pe hectar în culturile de cereale sau sfeclă de zahăr. Câştigurile ar trebui să fie şi mai mari pentru agricultura organică, având în vedere că pe forţa de muncă se duc mai mult de 50% din costurile totale în acest domeniu. Un studiu asupra agriculturii organice realizat în Danemarca sugerează că roboţii agricoli ar trebui să reducă costul plivitului, luând în considerare atât costurile de achiziţie, cât şi pe cele de întreţinere.


Ferme prietenoase cu roboţii

Josh Stride de la Asociaţia Britanică a Solurilor – care sprijină agricultura organică – este emoţionat de perspectiva tehnologiei care poate reduce gradul de folosire al substanţelor chimice. Dar, ne avertizează el, trebuie să apreciem şi riscurile. “Introducerea oricărei noi tehnologii ar trebui să fie condiţionată de abilitatea de a oferi beneficii demonstrabile.”

Pot roboţii agricoli să reducă preţul alimentelor, de exemplu? Probabil, spune Blackmore. O mulţime de factori controlează preţul hranei, de la vreme la războaiele preţurilor dintre supermarketuri, încât este greu să spui dacă automatizarea va face ca fructele şi legumele să devină mai ieftine pe termen lung, spune el. Deja transformarea agriculturii într-o activitate mai puţin consumatoare de energie ar trebui să ne ofere o şansă de a menţine preţurile la un nivel redus.

Totuşi, adoptarea pe scară largă a roboţilor agricoli ar putea să aducă alte schimbări în cadrul supermarketului. Lewis Holloway, care studiază agricultura la Universitatea Hull, Marea Britanie, spune că mulsul robotizat are şanse mari să influenţeze genetica cirezilor de vaci de lapte, având în vedere că fermierii optează pentru vaci “prietenoase cu roboţii”, cu o formă a ugerului şi chiar atitudini care sunt potrivite pentru mulsul automat. În mod similar, spune el, este de conceput faptul că roboţii agricoli ar putea influenţa varietăţile de fructe sau legume care ajung în magazine, având în vedere că fermierii ar putea prefera să le cultive pe cele, să zicem, cu forme ale frunzelor care sunt mai uşor de deosebit de buruieni.

În mod aproape inevitabil, aceste maşini vor altera, de asemenea, şi peisajul. Adevăratul punct de cotitură al agriculturii robotizate va sosi atunci când fermele vor fi proiectate având în minte roboţii agricoli, spune Sukkariesh. Aceasta ar putea însemna o întoarcere la câmpuri mai mici, cu culturile plantate sub forma unor reţele decât sub formă de rânduri şi cu pomii fructiferi aşezaţi în forme bidimensionale pentru a face recoltarea mai uşoară. Acest peisaj agricol geometrizat şi aparent extraterestru îngrijit de roboţi este încă destul de departe de realitate, spune Sukkariesh, “dar se va întâmpla.”

Van Henten este de acord. ”Atunci când am început să ne ocupăm de robotică, la mijlocul anilor '90, cultivatorii râdeau şi erau sceptici”, îşi aminteşte el. “Dar când am făcut o demonstraţie cu un culegător automat de castraveţi, ne-au întrebat dacă îl pot cumpăra începând de mâine”.


 

Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului Farmerbots: a new industrial revolution, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Alexandru Hutupanu