الزراعة المستدامة 5.0: دور الذكاء الاصطناعي وتقنيات الرادار في الزراعة الذكية
 |
| الزراعة المستدامة 5.0: دور الذكاء الاصطناعي وتقنيات الرادار في الزراعة الذكية |
الزراعة الذكية هي في طليعة الثورة الزراعية، وهي نظام متطور يجمع بين الذكاء الاصطناعي والرادار. هذه التطورات لديها القدرة على إعادة تعريف أساسيات الزراعة بشكل كامل، من مكافحة الحشائش الروبوتية إلى التنبؤ بصحة الماشية. يمكن للمزارعين أن يتعلموا بسهولة ويستخدموا الذكاء الاصطناعي في الزراعة لتحسين الإنتاجية.
ولننظر إلى الزراعة 5.0 باعتبارها رؤية للمستقبل، حيث سيعمل كل من التعلم الآلي، وRFID، والزراعة الدقيقة، وإنترنت الأشياء جنباً إلى جنب. يعد هذا الابتكار الزراعي بمستقبل مستدام ومرن في مواجهة تحديات المناخ.
قد لا يكون من الممكن تلبية متطلبات سكان العالم بالموارد الحالية. يناقش المقال كيف يمكن لهذا التنسيق التكنولوجي أن يعزز الزراعة الأكثر إنتاجية.
معهد ماكينزي العالمي
يتمتع الذكاء الاصطناعي والروبوتات والأشكال الأخرى من الأتمتة الذكية بالقدرة على تحقيق فوائد اقتصادية كبيرة، والمساهمة بما يصل إلى 15 تريليون دولار في إجمالي الناتج المحلي العالمي بحلول عام 2030.
— معهد ماكينزي العالمي
تقنيات الذكاء الاصطناعي: الزراعة الذكية
يقوم الذكاء الاصطناعي مع خوارزميات التعلم الآلي بتحليل كميات هائلة من البيانات لمساعدة المزارعين على اتخاذ قرارات مستنيرة. تستخدم هذه التكنولوجيا التحليل التنبؤي والروبوتات لإدارة الزراعة والحصاد والإنتاجية. تعرف على بعض تطبيقات الذكاء الاصطناعي غير الشائعة والمثالية لصناعة الزراعة. يمكن لهذه الأفكار الرائدة في مجال الذكاء الاصطناعي أن تضمن الاستدامة والأمن الغذائي في جميع أنحاء العالم.
1. نظام مكافحة الحشائش المعتمد على الرؤية الحاسوبية (WCS)
وظيفة:
الأعشاب الضارة هي العدو الحقيقي للمحاصيل. يستخدم WCS رؤية الكمبيوتر لتحديد أوراق معينة والسماح بالمراقبة في الوقت الحقيقي. تحتوي آلات إزالة الأعشاب الضارة الآلية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي على كاميرات. يكتشف هذا النظام الأعشاب الضارة ويحافظ على صحة النباتات.
فوائد:
يسهل نظام مكافحة الحشائش (WCS) الكشف الآلي عن الحشائش والقضاء عليها. يساعد استخدام الرش غير الضار والفعال لمبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية في السيطرة على الحشائش الضارة. وبالتالي، فإنه يقلل من الحاجة إلى علاجات واسعة النطاق.
 |
| آلة إزالة الأعشاب الروبوتية |
2. روبوتات الدردشة المدعمة بالذكاء الاصطناعي للمزارعين
وظيفة:
تقدم تطبيقات الهاتف المحمول وروبوتات الدردشة القائمة على مواقع الويب حلولاً فورية للمشاكل الزراعية في المناطق التي يتعذر الوصول إليها. فهو يساعد في إدارة المحاصيل وآفات المحاصيل والتنبؤ بالطقس وصيانة المعدات الزراعية. تمكن روبوتات الدردشة المدعمة بالذكاء الاصطناعي المزارعين من تقييم أسعار المحاصيل وإمكانية تسويقها. تساعد هذه البيانات القيمة المزارعين على اختيار أفضل وقت وتكلفة لبيع المحاصيل.
فوائد:
تسمح روبوتات الدردشة للمزارعين بالحصول على معلومات سريعة من خبراء الصناعة من خلال الرسائل الصوتية أو النصية عند ظهور حالة طوارئ، مثل فشل المحاصيل. يمكن للمزارعين في المناطق النائية أيضًا الحصول على التدريب والتعليم الزراعي الذي تقدمه أداة المحادثة هذه. يساعد تطبيق الذكاء الاصطناعي هذا المزارعين على تحسين الإنتاجية دون حضور جلسات التدريب فعليًا.
 |
| يمكن للمزارعين زيادة إنتاجيتهم باستخدام تطبيقات chatbot على أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة لحل مشاكلهم على الفور. |
3. نظام الإنذار المبكر التنبؤي بالثروة الحيوانية (PLEWS)
وظيفة:
يعمل PLEWS مع نموذج PHYTOGROW آخر. فإنه يتحقق من توافر العلف وحالة الكتلة الحيوية. تتنبأ هذه النماذج بصحة الحيوان وتكاثره وتوافر الغذاء من خلال بيانات في الوقت الفعلي.
فوائد:
يمكن للمزارعين تقليل تكاليف الرعاية الصحية باستخدام الأنظمة التنبؤية وتكنولوجيا إنترنت الأشياء. يمكن أن تؤدي التدابير الوقائية المبكرة إلى زيادة معدلات النجاح أثناء التربية وتحسين الإنتاج الحيواني.
 |
| نظام الإنذار المبكر التنبؤي بالثروة الحيوانية (PLEWS) |
4. التنبؤ بالطقس الجماعي
وظيفة:
ويواجه المزارعون في كثير من الأحيان تدمير المحاصيل بسبب الطقس المتطرف وتغير المناخ. وتساعد هذه التكنولوجيا الفعالة من حيث التكلفة صغار المزارعين على إرسال المعلومات المناخية الزراعية إلى محطات الأرصاد الجوية حتى يتمكنوا من تطوير توقعات الطقس المحلية.
فوائد:
يسهل التنبؤ بالطقس الجماعي تقديم التنبيهات في الوقت المناسب بشأن التهديدات مثل العواصف أو الصقيع أو هطول الأمطار الغزيرة. ولذلك، يستطيع المزارعون حماية محاصيلهم من الكوارث المرتبطة بالطقس من خلال اتخاذ إجراءات وقائية.
 |
5. التلقيح الاصطناعي بالنحل الآلي
وظيفة:
طور العلماء طائرات بدون طيار تعمل بالذكاء الاصطناعي للتخفيف من فقدان الملقحات الطبيعية. يمتلك النحل الآلي كاميرات وشعيرات لزجة أسفل أرجله. هذه الميزات ضرورية للتلقيح الطبيعي، ونقل حبوب اللقاح بين الزهور.
فوائد:
هذا التلقيح الاصطناعي يمكن أن يزيد من إنتاجية المحاصيل. فهو يساعد في التعرف على الزهور وتقييم صحة النحل البري ومنع انقراضه. تعتبر طائرات النحل بدون طيار إضافة رائعة للزراعة المستدامة. تساعد هذه التقنية على تحقيق التوازن في التلقيح الطبيعي.
 |
| يتم اختبار التلقيح الآلي من قبل الباحثين في جميع أنحاء العالم لمختلف المحاصيل. |
6. التنبؤ بإنتاجية المحاصيل
وظيفة:
تعتمد النتائج الزراعية على جودة التربة، وتنوع البذور، وتغير المناخ، واستخدام الأسمدة. يتمثل التحدي الكبير في التنبؤ بإنتاجية المحاصيل في الزراعة الدقيقة. تساعد LSTMs وDNNs والتعلم الآلي في التخطيط لوقت الزراعة والحصاد. صمم الباحثون هذه الخوارزميات للكشف والتحقق من عدة جوانب.
فوائد:
لقد أدت الزراعة الدقيقة إلى تحسين الإنتاجية عن طريق اختيار المحاصيل عند النضج الأمثل. كما تحسنت إمكانية تسويق وجودة المحاصيل بسبب هذا النهج التكنولوجي. يمكن أن تساعد هذه العملية في تقليل تكلفة الأسمدة والمخاطر المرتبطة بها.
 |
مزارع يخطط لزراعة المحاصيل باستخدام جهاز لوحي رقمي مزود بالذكاء الاصطناعي |
7. المركبات الزراعية ذاتية القيادة
وظيفة:
لقد نجحت المركبات ذاتية القيادة، مثل الجرارات ذاتية القيادة، والطائرات بدون طيار، والروبوتات الصغيرة، في إحداث تحول جذري في الزراعة. إن استخدام هذه المركبات يقلل من الحاجة إلى العمل اليدوي ويقلل من التأثيرات البيئية. ويمكن للمزارعين الآن التحكم في هذه المركبات من أجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة المحمولة الخاصة بهم. تساعد تقنية الآلات هذه المزارع على تشغيل الجرار بشكل صحيح في نظام البستنة. يمكنهم قيادة المركبات ذاتية القيادة للأمام والخلف عبر الحقل دون التسبب في ضرر للمحاصيل.
فوائد:
هذه المركبات الروبوتية لها فوائد عديدة. يمكن لهذه المركبات تقليل النفقات وتحسين الأصول الزراعية وجودة المنتج وسلامته. يمكنهم تحسين عمليات التسليم، وجذب المزيد من العملاء، وزيادة الأرباح، والحفاظ على استقرار التوظيف. تساعد استراتيجية الذكاء الاصطناعي هذه في الزراعة والري والحصاد ونقل المحاصيل.
8. الفرز والتصنيف الآلي للمنتجات الزراعية
وظيفة:
تخضع الفواكه والخضروات لعملية التصنيف والفرز. أنها تنطوي على نظام رؤية آلي آلي وتقنية معالجة الصور. تأخذ هذه العملية في الاعتبار عدة عوامل، مثل الحجم واللون والشكل والوزن والعيوب. تسهل الكاميرات عالية الدقة التعرف على الفواكه والخضروات المتعفنة وعزلها.
فوائد:
تقلل هذه التقنية من الحاجة إلى عمليات الفرز اليدوية التي تستغرق وقتًا طويلاً وشاقة. يقلل من الخسائر بعد الحصاد. كما أنه يضمن الجودة والموثوقية وإنتاج الغذاء وإمكانية التسويق والسلامة. يمكن لهذه الأنظمة زيادة الإيرادات ومساعدة شركات الفاكهة على الازدهار.
 |
 |
| زراعة |
تقنيات الاستشعار عن بعد بالرادار
يشمل المستخدمون التقليديون للرادار الصناعة العسكرية والفضاء. وبالتالي، فإن تطبيقه في الزراعة هو اتجاه تكنولوجي جديد ومثير. وقد استخدم المزارعون الحلول القائمة على الرادار لمعالجة القضايا الزراعية وتعزيز إنتاج المحاصيل.
أصبحت تكنولوجيا الرادار اتجاها متناميا في الزراعة نظرا لفوائدها العديدة:
1. رادار اختراق الأرض (GPR)
وظيفة:
تعمل تقنية GPR مع هوائيات تعمل كأجهزة إرسال واستقبال. تقيس هذه الطريقة عمق التربة وملمسها ورطوبتها وأملاحها ومياهها بموجات عالية التردد. كما أنه يكتشف وجود الملوثات والألواح الصلبة تحت السطح. وتمنع المعادن الموجودة في التربة موجات الرادار من الاختراق، مما يحد من هذه التقنية.
فوائد:
في السنوات الأخيرة، استفادت الميكنة والري والجيوفيزياء وعلم البيئة من GPR. توفر هذه التقنية الوقت والمال وتوفر بيانات دقيقة ومتكررة تحت الأرض. يمكن للمزارعين الذين يستخدمون تقنية GPR تحسين إجراءات الري وضمان حصول المحاصيل على كمية كافية من المياه.
 |
2. رادار الفتحة الاصطناعية (SAR)
وظيفة:
يوفر الاستشعار عن بعد SAR بيانات محسنة لزراعة المحاصيل والتناوب وتحديد الهوية. يلتقط صورًا عالية الدقة للحقول. فهو يساعد المزارعين على فحص المحاصيل وتحديد الأمراض والتنبؤ بالإنتاجية.
فوائد:
إنها تقنية مقاومة للعوامل الجوية وتعمل في أي وقت من النهار والليل. تتيح هذه التكنولوجيا استغلالًا أفضل للمناظر الطبيعية وتحسين صحة المحاصيل. لديها القدرة على زيادة إنتاج الغذاء لفترة أطول.
 |
 |
| ويكيميديا كومنز |
3. الاستشعار عن بعد الطيفي
وظيفة:
تولد الزراعة الدقيقة فائقة الطيف خرائط ميدانية دقيقة وبيانات عن المحاصيل. الزراعة الدقيقة أو الزراعة الطبية تعني فكرة إدارية مبتكرة. فهو يزيد من غلات المحاصيل باستخدام التقنيات المعتمدة على البيانات مثل أدوات الاستشعار والتحليل عن بعد.
فوائد:
يمكن للمزارعين إدارة حقولهم بشكل أفضل باستخدام بيانات التصوير عبر الأقمار الصناعية. يتيح تحسين المياه والأسمدة للمزارعين اختيار ظروف الزراعة والحصاد المثالية.
 |
4. نظام رادار الطقس دوبلر
وظيفة:
تعتمد إنتاجية معظم المحاصيل الحقلية على الطقس. يكتشف رادار الطقس دوبلر الظواهر الزراعية والظواهر الجوية باستخدام موجات الراديو. يمكن للتنبؤ بالأمطار والعواصف وتساقط الثلوج أن يوفر تقديرًا تقريبيًا للإنتاجية السنوية.
فوائد:
وبفضل هذا النظام، لن يتعرض المزارعون لخطر عدم اليقين بشأن الأرصاد الجوية. يمكنهم اتخاذ قرارات استراتيجية أفضل لحماية محاصيلهم. فهو يساعد في التحكم في هدر المياه، والتطبيقات الكيميائية، والآفات، وانبعاثات الغازات الدفيئة.
 |
5. علم الحشرات الرادارية
وظيفة:
تراقب أجهزة استشعار الرادار مسارات هجرة الحشرات الطائرة وتحلل الأصوات الفريدة. يكتشف هذا النظام علامات إصابة النبات أو الإصابة بالحشرات في الأراضي الزراعية. تعد المراقبة الرادارية باستخدام خوارزميات ML وDL مفيدة لعلماء النبات والمتخصصين الصناعيين. يمكنهم استخراج بيانات مفصلة حول حالة النباتات من الصور الرقمية.
فوائد:
يعد استخدام تقنيات استخراج البيانات القائمة على الرادار في علم النبات وقطاع الأغذية مفيدًا. يمكنه اكتشاف وإدارة تفشي الآفات. يتيح الكشف المبكر عن المرض اتخاذ تدابير وقائية للحد من خسائر المحاصيل ومكافحة الآفات.
 |
إذا قامت الحكومة بتنظيم استخدام الطائرات بدون طيار أو الخلايا الجذعية أو الذكاء الاصطناعي، فكل هذا يعني أن العمل والأبحاث يغادران حدود ذلك البلد ويذهبان إلى مكان آخر.
- بيتر ديامانديس
فوائد الذكاء الاصطناعي وتقنيات الرادار في الزراعة
مشاكل تنفيذ الذكاء الاصطناعي في الزراعة
مثل أي تكامل تكنولوجي، يتطلب الاستخدام الناجح والأخلاقي لتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي في الزراعة معالجة بعض التحديات والمشاكل.
- خصوصية البيانات وأمنها: الأجهزة الآلية غير آمنة؛ من الممكن أن تفقد معلومات شخصية حساسة إذا تم اختراقها. لذا، يجب علينا وضع قواعد وقوانين واضحة لتأمين بيانات المزارعين وضمان الاستخدام المسؤول.
- تكلفة التنفيذ: يحتاج المزارعون أصحاب الحيازات الصغيرة إلى دعم مالي لتبني تطبيقات الذكاء الاصطناعي والرادار. ولهذه التقنيات تكاليف أولية عالية ولكنها توفر العديد من الفوائد على المدى الطويل. والتعاون بين القطاعين العام والخاص والحكومي أمر بالغ الأهمية. إن القيام بذلك سيضمن سهولة اعتماد هذه التقنيات والوصول إليها.
- تنمية المهارات: لا يزال معظم المزارعين بحاجة إلى التعرف على الذكاء الاصطناعي الزراعي. تعتبر التقنيات الزراعية المتقدمة ذات أهمية كبيرة للمزارعين مثل المزارع. يتطلب تنفيذ هذه التقنيات قوة عاملة ماهرة. ومن الضروري إطلاق مبادرات تعليمية وبرامج تدريبية لمنح المزارعين المعرفة الرقمية التي يحتاجون إليها.
الزراعة المستدامة 5.0
لقد كانت التكنولوجيا دائمًا تحمي قطاع الزراعة في كل عصر. لقد تغيرت الزراعة مع وصول الذكاء الاصطناعي وتقنيات الرادار، المعروفة باسم الثورة الخضراء 2.0. الزراعة المستدامة 5.0 هي مخطط للمستقبل. يتضمن تقنيات الذكاء الاصطناعي المذهلة مثل إنترنت الأشياء والزراعة الدقيقة وRFID والتعلم الآلي. يمكن للزراعة 5.0 أن تعمل على تعزيز الإنتاجية، والحد من الأثر البيئي، ومكافحة تغير المناخ.
- الزراعة القادرة على التكيف مع المناخ: يؤدي تغير المناخ المفاجئ إلى تدمير الغذاء والمحاصيل في مختلف البلدان. يمكن للمزارعين الحصول على تنبؤات جوية دقيقة باستخدام تقنية الذكاء الاصطناعي والمراقبة في الوقت الفعلي. تساعد هذه الأدوات المزارعين على إدارة المزارع عن طريق تغيير أوقات الزراعة واستخدام المياه.
- الأمن الغذائي العالمي: يعاني المزارعون في البلدان النامية من ارتفاع تكلفة المنتجات الزراعية وانخفاض إنتاج المحاصيل. يكتسب الأمن الغذائي أهمية متزايدة مع ارتفاع عدد سكان العالم. الزراعة 5.0 يمكنها الحد من الجوع وتحسين سبل العيش في جميع أنحاء العالم. ويمكنه أيضًا زيادة غلة المحاصيل وتحسين إدارة الموارد. كما أنه يساعد على اكتشاف المشاكل الزراعية في وقت مبكر.
- تحسين إدارة الموارد: تساعد تقنيات الذكاء الاصطناعي والرادار المزارعين على استخدام كميات أقل من المياه وتقليل النفايات الناتجة عن الأسمدة. ويمكنها الحفاظ على البيئة للجيل القادم وتثقيف المزارعين لممارسة طرق صحية لتجنب الكوارث مثل الفيضانات والطقس القاسي والجفاف.
 |
| صناعة الزراعية |
الكلمات الأخيرة
يتمتع الذكاء الاصطناعي وتقنيات الرادار بإمكانات كافية لتحويل الصناعة الزراعية. يمكن لهذا الزوج القوي التعامل مع العديد من المشكلات، مثل تغير المناخ وتحسين الموارد. يمكنهم تحليل المحاصيل وإدارتها بالزراعة الدقيقة. وينبغي للحكومة والشركات التعاون لاستخدام هذه التقنيات في المستقبل. إنهم بحاجة إلى وضع معايير وآليات مالية وبرامج تعليمية. ومن الممكن أن يؤدي القيام بذلك إلى عصر جديد من الزراعة الآمنة بيئياً والمبتكرة. ويضمن هذا التعاون التكنولوجي إمدادات غذائية مستدامة ووفيرة للأجيال القادمة.
مراجع
- النوري، ك.، السماوي، س.، الغربي، ي.، شيفي، م.، بن بريك، أو.، النوري، م.، والتريكي، MA (2021، 28 يونيو). استخدام الذكاء الاصطناعي والاستشعار عن بعد كأجهزة فعالة لزيادة إنتاجية النظام الزراعي . مجلة جودة الأغذية. https://www.hindawi.com/journals/jfq/2021/6242288/
- هولزينغر، أ.، سارانتي، أ.، أنغرسشميت، أ.، ريتزلاف، كو، غروناور، أ.، بيجاكوفيتش، في.، ميديل-جيمينيز، إف.، كريكسنر، تي، جولوب، سي، وستامفر، ك (2022، 15 أبريل). يحتاج التحول الرقمي في عمليات المزارع الذكية والغابات إلى الذكاء الاصطناعي الذي يركز على الإنسان: التحديات والاتجاهات المستقبلية . مدبي. https://www.mdpi.com/1424-8220/22/8/3043
- Rajak, P., Ganguly, A., Adhikary, S., & Bhattacharya, S. (2023، 7 سبتمبر). إنترنت الأشياء وأجهزة الاستشعار الذكية في الزراعة: النطاقات والتحديات . مجلة البحوث الزراعية والغذائية. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666154323002831
- Wangfei, Z., Erxue, C., Zengyuan, L., Hao, Y., & Lei, Z. (2020، 1 يونيو). مراجعة تطبيقات الاستشعار عن بعد بالرادار في الزراعة (باللغة الإنجليزية) . 雷达学报. https://radars.ac.cn/en/article/id/e9fb6878-88f4-4b1d-8e7f-aeaee315cb70
- استثمار رادار دوبلر : صفحة 3 من 4 . (2020، 17 مارس). قسم الصناعات الأولية والتنمية الإقليمية. https://www.agric.wa.gov.au/r4r/doppler-radar-investment?page=0%2C2
- قصة الزراعة وأهداف التنمية المستدامة - الزراعة أولاً . (2023، 30 يونيو). الزراعة أولا. https://farmingfirst.org/campaigns/sustainable-development-goals/the-story-of-agriculture-and-the-sustainable-development-goals-sdgs/
- Pathirana, S., Lambot, S., Krishnapillai, M., Cheema, M., Smeaton, C., & Galagedara, L. (2023، 14 يونيو). الرادار المخترق للأرض في دراسات التربة . https://encyclopedia.pub/entry/45285
- روبوتات لمكافحة الحشائش . (2023، 21 يناير). آرون سميث. https://asmith.ucdavis.edu/news/weeding-robot
- استثمار رادار دوبلر : صفحة 3 من 4 . (2020، 17 مارس). قسم الصناعات الأولية والتنمية الإقليمية. https://www.agric.wa.gov.au/r4r/doppler-radar-investment?page=0%2C2
هذا المحتوى دقيق وصحيح على حد علم المؤلف وليس المقصود منه أن يحل محل المشورة الرسمية والفردية من متخصص مؤهل.
شاركنا برايك