02/12/2023
0Сегодняшнее сельское хозяйство в такой же степени зависит от данных, как и от оборудования. AP Photo/Нати Харник
Несмотря на все внимание к новым ярким инструментам искусственного интеллекта, таким как ChatGPT, проблемам регулирования ИИ и сценариям конца света для сверхразумных машин, ИИ является полезным инструментом во многих областях. На самом деле, он имеет огромный потенциал и должен принести пользу человечеству.
В сельском хозяйстве фермеры все чаще используют инструменты на базе искусственного интеллекта для решения проблем, угрожающих здоровью человека, окружающей среде и продовольственной безопасности. Исследователи прогнозируют, что к 2032 году рынок этих инструментов достигнет 12 миллиардов долларов США.
Как исследователь, изучающий сельское хозяйство и аграрную политику, я вижу три многообещающих направления развития сельскохозяйственного ИИ: федеративное обучение, обнаружение вредителей и болезней и прогнозирование цен.
Объединение данных без их совместного использования
Робототехника, датчики и информационные технологии все чаще используются в сельском хозяйстве. Эти инструменты призваны помочь фермерам повысить эффективность и сократить использование химикатов. Кроме того, данные, собранные с помощью этих инструментов, можно использовать в программном обеспечении, использующем машинное обучение для улучшения систем управления и принятия решений. Однако эти приложения обычно требуют обмена данными между заинтересованными сторонами.
Опрос американских фермеров показал, что более половины респондентов заявили, что не доверяют свои данные федеральным агентствам или частным компаниям. Отсутствие доверия связано с опасениями по поводу того, что конфиденциальная информация может быть скомпрометирована или использована для манипулирования рынками и правилами. Машинное обучение может уменьшить эти проблемы.
Федеративное обучение — это метод, который обучает алгоритм машинного обучения на данных из нескольких источников, при этом сторонам не нужно раскрывать свои данные друг другу. При федеративном обучении фермер помещает данные на локальный компьютер, к которому имеет доступ алгоритм, вместо того, чтобы делиться данными на центральном сервере. Этот метод повышает конфиденциальность и снижает риск компрометации.
Если фермеров удастся убедить таким образом делиться своими данными, они смогут внести свой вклад в систему сотрудничества, которая поможет им принимать более эффективные решения и достигать своих целей в области устойчивого развития. Например, фермеры могли бы объединить данные об условиях выращивания их посевов нута, и модель, обученная на всех их данных, могла бы дать каждому из них более точные прогнозы урожайности нута, чем модели, обученные только на их собственных данных.
Гигантский робот, управляемый искусственным интеллектом и вооруженный лазерами, представляет собой серьезную угрозу для сорняков.
Обнаружение вредителей и болезней
Средства к существованию фермеров и глобальная продовольственная безопасность подвергаются все большему риску из-за болезней растений и вредителей. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации США, ежегодные мировые потери от болезней и вредителей составляют 290 миллиардов долларов, при этом страдает 40% мирового производства сельскохозяйственных культур.
Фермеры обычно опрыскивают посевы химикатами, чтобы предотвратить вспышки. Однако чрезмерное использование этих химикатов связано с вредными последствиями для здоровья человека, качества почвы и воды, а также биоразнообразия. Вызывает тревогу то, что многие патогены становятся устойчивыми к существующим методам лечения, а разработка новых оказывается затруднительной.
Поэтому сокращение количества используемых химикатов имеет первостепенное значение, и искусственный интеллект может стать частью решения.
Консорциум международных центров сельскохозяйственных исследований создал приложение для мобильного телефона, которое выявляет вредителей и болезни. Приложение «Tumaini» позволяет пользователям загружать фотографии предполагаемого вредителя или болезни, которые ИИ сравнивает с базой данных из 50 000 изображений. Приложение также предоставляет анализ и может рекомендовать программы лечения.
При использовании с инструментами управления фермой подобные приложения могут улучшить способность фермеров целенаправленно выбирать средство для опрыскивания и повысить точность принятия решения о том, сколько химикатов использовать. В конечном счете, это может сократить использование пестицидов, снизить риск резистентности и предотвратить побочные эффекты, которые наносят вред как людям, так и окружающей среде.
Хрустальный шар для прогноза цен
Волатильность рынка и колебания цен влияют на то, как фермеры инвестируют и решают, что выращивать. Высокая неопределенность мешает фермерам рисковать и искать новые варианты использования земли.
ИИ может помочь уменьшить эту неопределенность, прогнозируя цены. Например, услуги таких компаний, как Agtools, Agremo и GeoPard, предоставляют инструменты принятия решений на базе искусственного интеллекта. Эти инструменты позволяют в режиме реального времени анализировать цены и рыночные данные, а также предоставляют фермерам данные о долгосрочных тенденциях, которые могут помочь оптимизировать производство.
Эти данные позволяют фермерам реагировать на изменения цен и осуществлять более качественное стратегическое планирование. Если экономическая устойчивость фермеров повысится, это увеличит вероятность того, что они смогут инвестировать в новые возможности и технологии, которые принесут пользу как фермам, так и всей продовольственной системе.
ИИ во благо
Человеческие инновации всегда порождали победителей и проигравших. Опасности ИИ очевидны, включая предвзятые алгоритмы, нарушение конфиденциальности данных и манипулирование человеческим поведением. Однако это также технология, которая потенциально может решить многие проблемы.
Такое использование ИИ в сельском хозяйстве вселяет оптимизм среди фермеров. Если сельскохозяйственная отрасль сможет продвигать полезность этих изобретений, одновременно разрабатывая прочные и разумные механизмы для минимизации вреда, ИИ может помочь уменьшить воздействие современного сельского хозяйства на здоровье человека и окружающую среду, одновременно помогая улучшить глобальную продовольственную безопасность в 21 веке.
