تصویر 1: مدل فرضی سیستم کود پاش با سرعت متغیر که با استفاده از حسگرها مقدار توزیع کود در هر ناحیه را تعیین می کند

تقریباً از صد سال پیش در آمریکا، به جای بهره کشی و استفاده از نیروی حیوانات در کشاورزی به موتورهای احتراق روی آوردند. در طول بیست سال گذشته، با استفاده از سیستم موقعیت یاب جهانی، حسگرهای الکتریکی و سایر ابزار آلات جدید فناوری های نوینی ایجاد نموده اند و کشاورزی را از حالت سنتی و قدیمی خارج و به دانش و مهارتی با تکنولوژی بالا تبدیل کرده اند.

تصویر 2: اتاقک تراکتورهایی که در حال حاضر وجود دارند نسبت به بیست سال قبل بسیار پیچیده تر هستند

اتاقک یک تراکتور بزرگ و امروزی علاوه بر دستگاه تهویه ی مطبوع و سیستم استریو (صدای چند بعدی) دارای کامپیوتر برای نمایش کارکرد ماشین، موقعیت زمین و ویژگی های عملکردی دستگاه های متصل مانند ماشین بذرپاش است.

تکنولوژی های امروزه حیرت آور هستند اما این تازه ابتدای کار است. در آینده کشاورزی دقیق به وجود خواهد آمد که در آن استفاده از دستگاه های خود ران و روبات های پرنده که قادر به کشت و پرورش اتوماتیک محصولات هستند، تبدیل به امری عادی و معمول خواهد شد
.
هدف نهایی از به کارگیری این ابزارهای مکانیکی پیشرفته و با تکنولوژی بالا، بهینه سازی از دو منظر اقتصادی و محیطی است. در واقع ما می خواهیم با استفاده از مقادیر بهینه و مطلوب از مواد اولیه مانند آب، کود، آفت کش، سوخت و نیروی کاری، هر زمان و در هر کجا که نیاز است، بتوانیم محصول با بازدهی بالا تولید کنیم.

تصویر 3: نقاط از پیش تعیین شده برای نمونه برداری بر روی تصویر از راه دور که می توان مکان آن ها را از طریق GPS پیدا کرد

سیستم موقعیت یابی جهانی اطلاعات زیادی در اختیار ما قرار می دهد

سیستم GPS، با محاسبه ی فاصله هر نقطه از حداقل سه ماهواره ی در حال گردش به دور زمین، اطلاعات دقیق مکانی را در هر نقطه بر سطح زمین یا نزدیک به سطح ارائه می دهد. بنا بر این ماشین های کشاورزی مجهز به گیرنده های GPS، قادر هستند تا موقعیت خود نسبت به زمین زراعی را تشخیص دهند و بر مبنای آن عملکرد خود را برای رسیدن به حداکثر بهره وری و کارایی تنظیم کنند.

برای مثال در مورد باروری خاک، کشاورز از یک گیرنده ی GPS برای تعیین مناطق از پیش تعیین شده به منظور جمع آوری نمونه ها از خاک استفاده می کند. سپس در آزمایشگاه این نمونه ها تحلیل می گردند، و نقشه ی باروری در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی تهیه می شود. این کار با استفاده از یک برنامه کامپیوتری پیشرفته انجام می شود که جهت کار با اطلاعات جغرافیایی و نقشه کشی طراحی شده است. ما می خواهیم با استفاده از مقادیر بهینه و مطلوب از مواد اولیه مانند آب، کود، آفت کش، سوخت و نیروی کاری، هر زمان و در هر کجا که نیاز است، بتوانیم محصول با بازدهی بالا تولید کنیم. با استفاده از این نقشه، کشاورز می تواند برای این نواحی حجم کود لازم را تشخیص دهد. دستگاه های کود پاش که با تکنولوژی پخش متغیر کار می کنند، دقیقاً همان مقدار تعیین شده از کود را توزیع می کنند. و این یک نمونه از کشاورزی دقیق است.

اطلاعات، تحلیل و بررسی، ابزار آلات

کشاورزی دقیق برای موفقیت نیاز به سه عامل دارد. نخست اطلاعات دقیق مربوط به هر ناحیه از طریق نقشه ی باروری خاک به دست می آید. سپس نیاز به دانش و توانایی درک اطلاعات به دست آمده و تصمیم گیری بر اساس آن دارد. تصمیم گیری غالباً با استفاده از مدل های کامپیوتری انجام می شود که از نظر ریاضی و آماری ارتباط بین متغیرهایی مانند باروری خاک و بازدهی محصولات را تحلیل می کنند.

در نهایت کشاورز بایستی ابزار فیزیکی برای اجرای تصمیمات گرفته شده را داشته باشد. برای مثال، دستگاه های پخش کودی که با تکنولوژی توزیع متغیر و GPS کار می کنند، ابزاری هستند که به طور اتوماتیک سرعت کارکرد خود را با هر ناحیه از زمین تنظیم می کنند. تغییر سرعت دستگاه بذر پاش در زمین با توجه به نوع خاک و استفاده از گیرنده ها برای شناسایی علف های هرز، بیماری ها یا حشرات و به کار بردن آفت کش ها تنها در نقاط مورد نیاز، از نمونه های دیگر کشاورزی دقیق می باشند.

تصویر 4: نمونه هایی از تصویر برداری از راه دور در کشاورزی، از بالا به پایین: تراکم گیاهی، کمبود آب و تنش گیاهی

برای دریافت اطلاعات اختصاصی هر منطقه، علاوه بر نقشه های خاک، از تصاویر ماهواره ای که سلامت محصولات در زمین زراعی را نشان می دهند نیز استفاده می کنند. همچنین این اطلاعات معمولاً از طریق هواپیما نیز به دست می آید. امروزه وسایل نقلیه ی هوایی مانند هواپیماهای بدون سرنشین و پهبادها می توانند تصاویر دقیقی از محصولات و ویژگی های زمین جمع آوری نمایند. این تصاویر تفاوت در مقدار نور بازتابی را نشان می دهند که می تواند مربوط به سلامت گیاه یا نوع خاک باشد.

استفاده از روبات های خودکار

سیستم راهنمایی اتوماتیک به معنی استفاده از سیستم مجهز به GPS برای هدایت دقیق تر تراکتور است. به دلیل مسائل ایمنی، اکنون استفاده از ماشین های بدون راننده محدود به وسایل کوچک تر شده است. ماشین های کاملاً اتوماتیک یا روباتیک در مقیاس کوچک در محصولات کشاورزی با سود دهی بالا، مانند گیاهان گلخانه ای و برخی میوه ها و سبزیجات مورد استفاده قرار می گیرند.

ماشین های اتوماتیک می توانند جایگزین کارهای مختلفی شوند که به دست افراد انجام می شود. برای مثال به جای برداشت دستی گیاهان می توان از ماشین هایی استفاده کرد که مجهز به تکنولوژی های حسی هستند، و با استفاده از قدرت دید خود می توانند محل و اندازه ساقه ها و برگ ها را تشخیص دهند. ژاپن در این زمینه پیشگام است.

با ایجاد روبات های پرنده این احتمال وجود دارد که در آینده بتوان بیشتر فعالیت های زراعی که در حال حاضر توسط انسان ها انجام می شود، را به کمک پهپادهای مجهز به دید ماشینی و چنگک ها یا گیره هایی شبیه دست انسان انجام داد.

تصویر 5: تصوری از مزرعه ها در آینده

سرعت نوآوری هایی با تکنولوژی بالا در کشاورزی در حال افزایش است. تعجب نکنید اگر در 10 سال آینده، در یک منطقه روستایی هلیکوپترهای بسیار کوچک در حال پرواز برفراز مزرعه دیدید که با توقف بر روی محصولات، و استفاده از گیره های روباتیک و دوربین ها و دید ماشینی، برگ های گیاهان را بررسی می کند، حشرات را تشخیص می دهد و سپس مجدداً به سمت مقصد بعدی حرکت می کند. و همه ی این ها در حالی رخ می دهد که هیچ انسانی در مزرعه دیده نمی شود.

منبع: آلکس توماسون، Texas A&M University