Revista Standardizarea ed. nr. 6/2020

Toate aceste tehnologii vor contribui la satisfacerea unor necesități nutriționale care protejează mediul

Autor: Morand Fachot, IEC/Traducere: IEC-e tech, nr 3/2019, de Andreea Tărpescu, redactor ASRO

Introducerea roboților, a inteligenței artificiale (IA) și big data în agricultură marchează cea de-a patra fază a agriculturii moderne, așa-numita Agricultură 4.0. Aceasta o urmează pe cea dintâi, care datează de la începutul secolului al XVIII-lea, când a fost introdus în Marea Britanie mecanismul fundamental de folosire a puterii animalelor pentru a executa sarcini simple, și pe cea de-a doua, care a început după ce tractoarele au fost folosite pentru prima dată în jurul anului 1918, conducând la introducerea mașinilor alimentate cu carburanți. Cel de-al treilea și actualul model agricol, denumit agricultura industrială, aplicat în multe țări dezvoltate, funcționează adesea pe monoculturi care se bazează pe utilizarea pe scară largă a mașinilor, a produselor fitosanitare, precum erbicidele, îngrășămintele și insecticidele. În mod similar, creșterea animalelor pentru producția de carne sau lapte se bazează tot pe metode industriale.

Toate aceste modele au sporit productivitatea și au eliberat forța de muncă pentru industrie. Cu toate acestea, modelul actual nu este durabil și este considerat dăunător sănătății și mediului din cauza problemelor pe care le prezintă: otrăvirea acută și bolile cronice pe termen lung cauzate de erbicide și toxicitatea insecticidelor, poluarea apei din reziduurile de îngrășăminte, deșeurile animale (care pot conține hormoni și antibiotice), epuizarea resurselor solului, eroziunea și pierderea biodiversității.

Automatizare, IA și big data – o posibilă schimbare de paradigmă?

Producția alimentară la nivel mondial se confruntă cu numeroase provocări: aceasta trebuie să răspundă necesității de a hrăni populația mondială aflată în creștere rapidă prin stimularea producției cu o forță de muncă în scădere, prin reducerea deșeurilor (estimate la aproximativ 30% din producția globală) și prin reducerea la minimum a daunelor asupra mediului. Tehnologiile moderne, precum roboții, IA și procesarea unor cantități enorme de date relevante (big data) pot fi aplicate acum în agricultură, preconizându-se că o vor transforma radical, permițând o producție alimentară eficientă și durabilă.

Există mai multe tipuri de roboți agricoli, dintre care câțiva sunt autonomi și se pot deplasa sau lucra fără intervenție umană.

Compania olandeză Cerescon a dezvoltat o secerătoare pentru sparanghel atașabilă unui tractor. Aceasta poate intra adânc în pământ și poate recolta sparanghelul pe care secerătorii nu-l vor vedea ieșind la suprafață până în ziua următoare, în două, sau chiar trei zile. Aceasta permite mașinii să recolteze dintr-o singură mișcare tot ceea ce ar recolta 60-75 de persoane care ar trebui să revină pe cultură până la trei zile consecutive. Aceasta reprezintă un progres uriaș.

Intră în acțiune Tom, Dick și Harry, cu Wilma și alții asemenea lor

În industrie, roboții sunt proiectați și programați pentru a executa un anumit număr de sarcini într-un mediu stabilit, dar aceștia pot fi și reprogramați pentru alte sarcini. În agricultură, varietatea de operațiuni necesare, chiar și pentru o anumită cultură, pe un singur câmp necesită, la ora actuală, mai mulți roboți pentru diferite activități, cum ar fi plantarea, monitorizarea sau recoltarea.

Necesitatea de a utiliza dispozitive diferite pentru aceste sarcini a impus producătorilor de roboți adaptarea dispozitivelor. Compania britanică Small Robot a dezvoltat trei roboți autonomi mici, Tom, Dick și Harry, pe care îi oferă prin intermediul agriculturii ca un model de serviciu.

Tom monitorizează solul și plantele, ținând evidența sănătății și dezvoltării fiecărei plante în mod individual. Acesta colectează datele și colaborează îndeaproape cu Wilma, sistemul de operare IA al companiei. După ce își îndeplinește activitatea de supraveghere, Tom își descarcă datele colectate în sistem pentru a fi analizate de Wilma, care oferă, mai apoi, modele de culturi digitale complexe ce pot fi folosite de colegii lui Tom, și anume Dick și Harry.

Dick pulverizează îngrășăminte sau substanțe chimice fiecărei plante în parte, după cum este necesar, pentru a o ajuta să crească. De asemenea, Dick cunoaște trei modalități diferite pentru a elimina buruienile care apar: acesta poate pulveriza o cantitate mică de erbicid pe fiecare buruiană, o poate arde sau o poate zdrobi când iese din sol.

Harry este un robot pentru săpatul diverselor culturi. Acesta plasează semințe individuale în sol, utilizând operațiuni de săpare precise pentru o perturbare minimă a solului și înregistrează exact locul în care au fost introduse.

Acești roboți agricoli se întorc în „adăpostul lor” atunci când au nevoie de energie, unde sunt reîncărcați sau bateria lor este înlocuită cu una complet încărcată.

O companie franceză, Naio Technologies, a produs trei roboți autonomi pentru plivit, la care pot fi atașate alte dispozitive. Acestea sunt utilizate de viticultori și de producătorii locali de legume, dar și de cei de talie mai mare. Acești roboți agricoli, fiind „inteligenți”, au o amprentă ecologică mult redusă în comparație cu mașinile și metodele tradiționale utilizate în agricultura industrială. Pentru culturile vegetale, buruienile pot fi eradicate individual cu ajutorul unor utilaje mecanice sau cu ajutorul unor cantități foarte mici de erbicide, înlocuind necesitatea pulverizării suprafețelor mari cu tractoare, cu culturi de praf sau cu elicoptere. Costurile operaționale (precum combustibilul) sunt, de asemenea, mult mai scăzute, deoarece roboții sunt alimentați electric.

Standardele IEC sunt esențiale pentru dezvoltarea roboților agricoli

Toți acești roboți autonomi depind de tehnologii și sisteme care se bazează pe standarde elaborate de comitetele și subcomitetele tehnice de la IEC.

Standardele pentru bateriile primare și cele auxiliare necesare pentru alimentarea roboților agricoli sunt elaborate în cadrul comitetelor tehnice TC 35 – Primary cells and batteries, TC 21 – Secondary cells and batteries și TC 69 – Electrical power/energy transfer systems for electrically propelled road vehicles and industrial trucks. Roboții agricoli utilizează sisteme radar laser (LIDAR) pentru a-și găsi drumul în jurul câmpurilor, precum și senzori de imagine video/infraroșu pentru a identifica plantele și buruienile, utilizând analiza de imagine pe calculator cu scopul de a aplica îngrășăminte sau erbicide, dacă este necesar, sau pentru a elimina buruienile mecanic. TC 76 – Optical radiation safety and laser equipment elaborează standarde pentru aplicații laser, în timp ce TC 47 – Semiconductor devices și subcomitetele sale elaborează standarde pentru semiconductorii utilizați în senzori.

Standardele pentru IA și big data, care au devenit din ce în ce mai importante pentru Agricultura 4.0, sunt elaborate în cadrul ISO/IEC JTC 1/SC 42, un subcomitet tehnic al comitetului tehnic comun înființat de IEC și ISO pentru tehnologia informației.

Roboții pentru mulgere reprezintă aproximativ 85% din totalul roboților agricoli. Majoritatea roboților agricoli sunt limitați încă la sarcini sau culturi specifice, dar se dezvoltă rapid și vor putea lucra mult mai mult în viitorul apropiat, înlocuind echipamentele agricole mari și scumpe sau lucrătorii agricoli greu de găsit. Aceștia vor avea un impact mult mai redus asupra mediului și vor diminua, de asemenea, necesitatea combustibililor fosili în alimentarea mașinilor mari sau pentru a produce erbicide și îngrășăminte.