مستقبل الآلات المتكاملة بالذكاء الاصطناعي للزراعة المتعافية من تغير المناخ

الفوائد الرئيسية للمناخ - الزراعة المقاومة للمناخ

وفي حين أن التكنولوجيات المذكورة أعلاه مثيرة للإعجاب في العزلة، فإن قيمتها الحقيقية تكمن في الفوائد التي يحققها المزارعون الذين يواجهون تقلبات المناخ، وتمثل الفوائد التالية أكثر الطرق تأثيراً في تعزيز قدرة الآلية المتكاملة على التكيف مع الزراعة.

الزراعة الدقيقة: حفظ الموارد والحد من المخاطر

(أ) يتيح [الآي] الزراعة الدقيقة في شكل جذع مستحيل بالنسبة لمشغلي البشر، ومن خلال تحليل خرائط العائد التاريخية، وبيانات الطقس، وتغذية الاستشعار في الوقت الحقيقي، يوصي نموذجاً من نماذج الانبعاثات المعتمدة على انبعاثات غازات الدفيئة بتطبيقات متغيرة للمياه والنيتروجين ومبيدات الآفات، ولا يقتصر ذلك على احتفاظ الموارد بل أيضاً على المزارع العازلة ضد الصدمات.

نظم الإنذار المبكر لطقس وحشرات شديدة

ويمكن الآن أن تُتوقع نماذج التعلم الآلات التي تم تدريبها على مدى عقود من سجلات الطقس أحداثاً بالغة الدقة، وعندما تُدمج هذه النماذج في الآلات، أن تُصدر ردوداً استباقية، فعلى سبيل المثال، يمكن لنموذج " آي " الذي يتوقع حدوث حدثاً مفجعاً أن يُحدث تلقائياً رياً على نطاق واسع لحماية الزهري، أو أن يُتوقع حدوث فيضان يمكن أن يُسرع في تنبيه أجهزة الاستشعار عن طريق أجهزة الاستن إلى نقل المعدات إلى أعلى قبل ارتفاع في الأرض قبل ارتفاع في المياه.

رصد صحة المحاصيل في الوقت الحقيقي والتدخل الموجه

وتوفر الآن أجهزة التصوير بالسواتل والصور الساتلية بيانات عن الفائقة الأطياف والحرارة تكشف عن تغيرات طفيفة في صحة النباتات، ويمكن أن تُدرَّب أجهزة التخصيب في ملايين الصور المسمومة على أمراض مثل صدأ القمح أو السائل المائي قبل ظهور أعراض واضحة، وهذا الكشف المسبق يسمح بتطبيق مبيدات الفطريات المبكرة المستهدفة، وهو ما يزيد كثيراً فعالية وأقل ضرراً بالبيئة عن الرش الموضعي القائم على التقويم.

التطورات المستقبلية في آلية التنمية الصناعية الزراعية

ويتسارع تطور الأجهزة المدمجة في نظام المعلومات المسبقة عن علم، وسيؤدي تقارب أجهزة الاستشعار الأرخص، ورقائق المعلومات عن المعلومات ذات الحافة الأقوى، وتحسين القدرة على الاتصال (بما في ذلك شبكات السواتل ذات المدار المنخفض) إلى فتح القدرات التي كانت خيال علمي منذ عقد من الزمان، وتتجه التطورات التالية إلى إعادة تحديد الزراعة التي تتميز بمقاومة المناخ في السنوات القادمة.

المحصولون الآليون للمحاصيل الكثيفة العمالة

وتظل جني الفواكه والخضراوات والجوز من أكثر المهام الزراعية كثافة في العمل، وتزداد حالات نقص العمل سوءاً مع الهجرة التي تحركها المناخ وسكان الريف المسنين، حيث أن المحاصيل الآلية التي تتحكم فيها منظمة العفو الدولية والرؤية الحاسوبية أصبحت الآن في ظهور محاصيل مثل الفراولة والتفاحات والطماطم.

AI-driven soil regeneration and carbon sequestration

وهذه التربة الصحية هي أساس الزراعة التي تقاوم المناخ، وتضطلع منظمة العفو الدولية بدور متزايد الأهمية في إدارة المواد العضوية في التربة، وستتضمن الآلات المقبلة أجهزة استشعار تقيس محتوى كربون التربة في الوقت الحقيقي، مقرونة بنماذج AI التي توصي بتغطية المحاصيل، والزراعة غير المزروعة، وتطبيقات المسح الأحيائي لتعظيم عزل الكربون، وعلى سبيل المثال، يقوم الباحثون في جامعة كاليفورنيا، ديفيس، بوضع سيناريو لتكييف التربة على نحو مصغر

Climate-adaptive crop varieties guided by AI breeding

وفي حين أن تقنيات تربية المحاصيل غير المشروعة لا تعمل في حد ذاتها، فإنها تعجل بتطوير أنواع المحاصيل الأكثر تسامحاً مع الحرارة والجفاف والفيضانات، وعندما يقترن ذلك بمعدات زراعية متكاملة، يمكن تطابق هذه الأصناف مع الميكروفونات في ميدان واحد، وقد يحمل البذور في المستقبل أنواعاً متعددة من البذور، ويستخدم بيانات مستشعرات التربة في الوقت الحقيقي والتنبؤات الجوية، ويقرر ما هو التنوع الذي يسمح به للمزارعين في كل متر مربع.

الإدماج الكامل للشبكة الذكية والطاقة المتجددة

كما أن آلية الطاقة الذرية ستصبح جزءا من النظام الإيكولوجي للطاقة الأوسع نطاقا، حيث أن المزارع تُركّز الألواح الشمسية، والاضطرابات الريحية، وتخزين البطاريات، يمكن أن تُحدّد إلى أقصى حد متى تُحمّل الجرارات الكهربائية، ومتى تُغذي فائض الطاقة إلى الشبكة، مما يقلل من تكاليف التشغيل ويعزز استقلال الطاقة - وهو أمر بالغ الأهمية عندما يعطل استقرار الشبكة.

التحديات والنظر في التبني على نطاق واسع

ورغم الوعد الواضح، فإن الطريق إلى الزراعة المتكاملة تماماً والمتمثلة في مبادرة التنمية المتكاملة للمناخ متوقف على العقبات، وقد يؤدي تجاهل هذه التحديات إلى توزيع غير متكافئ للمنافع، مما يترك المزارعين الأكثر ضعفاً وراءه.

ارتفاع تكاليف رأس المال وعدم المساواة في الوصول

A Autonomous tractors, drones, and intelligence sensors require significant upfront investment. A single Level 4 autonomous tractor can cost well over $300,000, and drone fleets with analytic software can run tens of thousands annually. Smallholder farmers in developing nations, who manage the majority of the world’s farmland, cannot afford such systems. without subsidized financing, cooperative ownership models, or payperuse

الخبرة التقنية والفجوات في التدريب

وحتى عندما تكون المعدات في متناول اليد، كثيرا ما يفتقر المزارعون إلى المهارات التقنية اللازمة لإنشاء وصيانة وتفسير البصيرة التي تولدها الشركة، وقد تبين من دراسة استقصائية أجرتها جامعة بوردو في عام 2023 أن 68 في المائة من المزارعين الأمريكيين قد ذكروا " كعائق فهم " كعائق أمام اعتماد تكنولوجيات دقيقة، وأن نجاح هذه الأجهزة يجب أن يكون غير ملائم وأن تدعم البنية التحتية (خدمات التوسع، وخطوط المساعدة، والدورات التدريبية المباشرة).

خصوصية البيانات والملكية والقابلية للتشغيل المتبادل

مخاطر أمن الفضاء الإلكتروني والعمليات

ومع ارتباط الأجهزة الزراعية واستقلاليتها، تصبح أيضا هدفا للهجمات الإلكترونية، كما أن هجوم الفدية على متحكم للري في المزارع يمكن أن يدمر المحاصيل، ويمكن استخدام جرار مخترق بطريقة خبيثة، كما أن ضمان الأمن السيبراني القوي في البيئات الريفية المنخفضة الترددات في كثير من الأحيان يشكل شاغلا متزايدا، ويجب على المصنعين أن يجسدوا الأمن عن طريق التصميم، ويحتاج المزارعون إلى التدريب الأساسي على النظافة السيبرانية.

دراسات الحالة: آلية متكاملة للعمل

ولإرساء هذه المفاهيم، من المفيد دراسة عمليات الانتشار في العالم الحقيقي حيث أدت الآلية المتكاملة للمبادرة إلى تحسين القدرة على مواجهة المناخ بشكل واضح.

الري الدقيق لنيفيم في صحراء النقب الإسرائيلية

وقد نشرت شركة نتفافيم، وهي الشركة التي اخترعت الري بالتنقيط، نظما للري على نحو دقيق عبر آلاف الهكتارات في منطقة النقب القاحلة الإسرائيلية، وترصد أجهزة الاستشعار رطب التربة والملوحة ومستويات المغذيات، بينما يعمل نموذج للتعلم الآلي في التنبؤات الجوية للتنبؤ باحتياجات المياه المحصولية قبل ثلاثة أيام، ونتيجة لذلك خفض استخدام المياه بنسبة 25 في المائة، ونسبة مئوية من النمو الزراعي في المحاصيل بنسبة 15 في المائة، حتى خلال فترات الجفاف المتتالية.

جون ديري)أ(

ويستخدم جون ديري )انظر( " استخدام تكنولوجيا الرش رؤية حاسوبية وأجهزة إي آي للتمييز بين المحاصيل والحشيش في الوقت الحقيقي، ولا ينشط النظام في المرشات إلا عندما يكتشف الحشيش، ويقطع استخدام مبيدات الأعشاب بنسبة تصل إلى ٧٧ في المائة، وفي السنوات التي تساقط فيها الأمطار المتقلبة، يقلل هذا الدقة من خطر التعرض لجرائم الأعشاب في المجاري المائية ويخفض تكاليف المدخلات، مما يزيد من قدرة المزارع على الارتداد.

The Cropio platform in Ukraine (pre-war)

وقبل الحرب، استخدمت الشركات التجارية الزراعية الأوكرانية منصة تحليلات ساتلية Cropio، التي تجمع الصور الساتلية مع منظمة العفو الدولية لرصد الظروف الميدانية، واسترشدت الشركات المجهزة بتكنولوجيا ذات معدلات متغيرة بخرائط وصفية من كروبو، مما أتاح للمزارعين تعديل معدلات البذور استنادا إلى بيانات العائدات التاريخية واتجاهات رطوبة التربة، وخلال الجفاف الذي حدث في عام 2020، أبلغت المزارع التي تستخدم النظام عن وجود أرباح أعلى بنسبة 12 في المائة من تلك التي تسلط الضوء على قيمة النباتات النظامية.

توصيات السياسات والطريق إلى الأمام

وسيتطلب تحقيق كامل إمكانات الآلية المتكاملة للمناخ في مجال الزراعة القادرة على التكيف مع المناخ اتخاذ إجراءات منسقة من جانب الحكومات ومؤسسات البحوث والقطاع الخاص.

الاستثمار في النطاق العريض والبنى التحتية الرقمية في المناطق الريفية

وتتطلب العديد من أجهزة آي إي إنترنت موثوقة عالية السرعة، وينبغي للحكومات أن تعطي الأولوية لتوسيع نطاق النطاق العريض ليشمل المناطق الريفية، ربما عن طريق الاستفادة من خدمات الإنترنت الساتلية مثل ستارلينك، وبدون الربط، تكون أغنى مجموعات البيانات عديمة الفائدة.

تشجيع العُشب والنماذج التعاونية المفتوحة المصدر

ولخفض التكاليف، ينبغي أن يدعم تمويل البحوث العامة نماذج المعلومات المسبقة عن علم والمخططات الحاسوبية المفتوحة المصدر، ويمكن للتعاونيات الزراعية أن تشتري معا الطائرات بدون طيار والمعدات المستقلة، وأن تتقاسم الاستثمار وتراعي البيانات.

وضع أطر ائتمانات الكربون لإدارة التربة القائمة على أساس مبادرة آي

وينبغي أن تكون الممارسات التي تحركها منظمة العفو الدولية والتي تُستخدم في عزل الكربون مؤهلة للحصول على ائتمانات الكربون، ويلزم وضع معايير واضحة للإبلاغ وبروتوكولات للتحقق لفتح مسار الإيرادات هذا للمزارعين.

تعزيز خدمات الإرشاد باستخدام الأدوات الرقمية

وينبغي تدريب وكلاء الإرشاد في مجال أساسيات التنفيذ المأمون ومجهزين بالأجهزة المحمولة التي تترجم توصيات التنفيذ المسبق إلى مشورة بسيطة وعملية للمزارعين.

خاتمة

فالآلية المتكاملة لم تكن رصاصة فضية لأزمة المناخ التي تواجه الزراعة، ولكنها أداة لا غنى عنها في مجموعة الأدوات الأوسع نطاقاً من أجل القدرة على التكيف، ومن جرارات مستقلة ذاتية تزرع بدقة عالية على مستوى الميكرون إلى الطائرات التي تكشف المرض قبل انتشاره، فإن هذه التكنولوجيات تساعد المزارعين على القيام بالمزيد مع أقل من ذلك - أقل من المياه، وأقل المواد الكيميائية، وأقل النفايات، والتحديات التي ينطوي عليها الإنتاج من حيث التكلفة، والحصول على التمويل، والثقة، هي تحديات حقيقية ولكن غير قابلة للتدبير.