Klimaændringer: Roboter på gårde kunne bekæmpe udledninger og dyrke mere mad

En robo-revolution kommer til fremtidens gård, og det kan reducere drivhusgasser og støtte en voksende global befolkning.

Forskere ved University of Florida offentliggjorde et papir i tidsskriftet Science Robotics Onsdag opfordrer landbruget til at gøre sig klar til fremtiden, med droner, autonome køretøjer, sensorer og mere baner vejen for bæredygtighed. Senthold Asseng, der skrev papiret sammen med Frank Asche, fortæller Inverse at disse teknologier kunne løse en række problemer som traktorer, der presser jorden ned og reducerer pladsen til luft og vand. Iowa State University fandt, at denne komprimering kan reducere udbyttet med 20 procent alene.

"En væsentlig stigning i bæredygtigheden kommer fra at erstatte tungt maskiner med lette roboter og med droner at overvinde jordkompakteringsproblemet i det moderne landbrug," siger Asseng. "Bæredygtighed vil også blive øget ved at optimere gødning og pesticider for hver sektion af et felt og til tider, hvor de er nødvendige, så tab med afstrømning og udvaskning vil blive minimeret eller helt undgået."

Det kommer på et tidspunkt med stor bekymring for landbruget, som eksperter advarer om, at klimaændringer kunne presse nogle stater til dramatisk at genoverveje sine fødekilder, da afgrøderne begynder at mislykkes. Verdensbanken har advaret om, at 100 millioner mennesker kunne blive skubbet til ekstrem fattigdom inden 2030, med fødevareknaphed højt på listen over bekymringer. Omkring en milliard mennesker i verden bliver sultne som 1,7 mia. Foranstaltning overvægtig fra et højt indtag af kalorier.

Parrets disposition involverer robotter og droner, der tager til feltet til både komplette opgaver og høstdata. Andre kilder, som f.eks. Satellitter og miniaturefølere, kan give flere detaljer om feltets aktuelle status. Denne information bliver derefter tilført algoritmer og simuleringsmodeller for at forstå alle former for pres, som vejrudsigter, forbrugernes efterspørgsel, markedsskift. Dette vil sætte eksperterne i stand til at træffe beslutninger for at øge produktionen og kunne endda hjælpe beslutningstagere på højere niveauer for at sikre landsdækkende fødevarestabilitet.

Systemet kan medvirke til at undgå at forstyrre økosystemet. Papiret bemærker, at tusinder af fisk dræbes i Den Mexicanske Golf på grund af overskydende gødning vask i Mississippi floden.

"Reduceret kvælstofgødningstab vil reducere CO2-udslippet," siger Asseng. "Reorganisering af arealanvendelse aktiveret ved at have meget mere fleksible droner og robotter til at deltage i små områder, vil være et andet plus for bæredygtighed ved at give mulighed for at arrangere arealanvendelse i landskabet for at reducere skadedyr og sygdomspres. Samlet set kan dette reducere energiforbruget og dermed også reducere CO2-udslippet."

Den nuværende landmand vil råde hold til, hvordan man bedst kan styre disse fremtidige udposter, men hold vil gradvist overgå til mere centraliserede roller med datavidenskabsfolk og programmører, der tager en vigtigere rolle.

Selvom Asseng og Asches forskning primært fokuserer på planteproduktion, viser andre undersøgelser, hvordan energiforbruget kunne gøre landbrugene mere bæredygtige. Cochin International Airport i Indien brugte jorden under sine solpaneler til at vokse 60 tons grøntsager om året. Ideen er kendt som "agrophotovoltaics", og forskere fra Tysklands Universitet i Hohenheim fandt det kunne øge effektiviteten af ​​arealanvendelsen med 60 procent. Brug af sol til at generere gårdens elektricitet kan bidrage til at gøre yderligere fremskridt.

"Roboterne i fremtidige gårde kunne blive drevet af solenergi eller enhver vedvarende energikilde," siger Asseng. "Det ville i hvert fald være ønskeligt, men det er ikke en forudgående anmodning om det system, vi beskrev i dette papir."

Når planeten bevæger sig mod et værst tænkeligt scenario for klimaændringer, kan en mere bæredygtig tilgang nu mere end nogensinde være nødvendig.

Læs papirets introduktion her:

I lyset af den globale udfordring for at producere mere mad på grund af befolkningstilvækst er der behov for en radikal omtanke for at afbøde de begrænsninger, der pålægges ved at mindske arable jord og ferskvand i et forandrende klima. For nylig har der været gennembrud i at forbedre kapaciteterne og omkostningerne ved en række teknologier, der er relevante for fødevareproduktionssystemer.Vi er allerede vant til ideen om autonome maskiner, som traktorer og mejetærskere, der navigerer op og ned ad et felt. Teknologiske fremskridt har udstyrede robotter og droner til at udføre præcise opgaver og samtidig samle store mængder data. Strømmen, densiteten og opløsningen af ​​en lang række data fra satellitter forbedres løbende. Ved lave omkostninger trådløse mikro-sensorteknologier kan disse data videresendes til fjernbetjeningsstationer, hvor "store data", der genereres i et bestemt fødevareproduktionssystem, kan indsamles og analyseres. I et bestemt felt kan data med en tidsmæssig opløsning af sekunder og rumlig opløsning af cm2 således samles fra forskellige niveauer af afgrødernes baldakin, fra jordoverfladen og fra undergrunden. Disse data kan knyttes til eksisterende systemer, simuleringsmodeller eller maskinindlæringsalgoritmer til modelbygning for at optimere fødevareproduktion og ressourceanvendelse. Mængder gødning eller pesticid til afgrøder eller foder til husdyr eller fisk kan beregnes i forhold til krav, vejr og sæsonudsigter, markedsudsigter og forbrugernes krav. On-demand, billige råd til fejlfinding af næringsstoffer og anerkendelse og behandling af ukrudt, sygdomme og skadedyr kan fås på internettet, fordi alle komponenter vil blive forbundet til internettet.