Từ trang trại đến bàn ăn: AI thúc đẩy đổi mới trong nông nghiệp như thế nào

Với dân số thế giới dự kiến sẽ tăng thêm 2 tỷ người vào năm 2050, chúng ta cần tăng sản lượng lương thực khoảng 60% để theo kịp. Trí tuệ nhân tạo (AI) đang giúp chúng ta đáp ứng thách thức này bằng cách thúc đẩy đổi mới trong nông nghiệp . Các đổi mới AI có thể được sử dụng để theo dõi vật nuôi, phân tích sự phát triển của cây trồng, dự đoán thời điểm cần bảo trì thiết bị nông trại, v.v. Khi nghĩ đến nông nghiệp, chúng ta thường chỉ hình dung đến việc trồng trọt. Tuy nhiên, đó là một phạm vi bao gồm nhiều chức năng và quy trình khác nhau.

Để hiểu rõ hơn về tác động của AI trong nông nghiệp , chúng ta hãy lấy một ví dụ cụ thể: vòng đời của một loại trái cây. Điều gì xảy ra trong suốt hành trình từ cánh đồng đến bàn ăn của chúng ta?

Trong blog này, chúng ta sẽ khám phá cách AI hỗ trợ trong từng bước của quy trình, từ trồng trọt, chăm sóc và thu hoạch đến chế biến, vận chuyển và bán trái cây. Hãy bắt đầu nào!

Áp dụng công nghệ mới vào nông nghiệp để trồng cây ăn quả

Bước đầu tiên trong vòng đời của cây ăn quả là chọn hạt giống và trồng chúng. Người nông dân cần quyết định loại trái cây nào sẽ trồng trong mùa. Các kỹ thuật AI như máy học có thể được sử dụng để phân tích lượng lớn dữ liệu nhằm giúp người nông dân chọn được loại hạt giống tốt nhất cho điều kiện đất đai và khí hậu cụ thể của họ. Bằng cách đánh giá các kiểu thời tiết lịch sử, thành phần đất và dữ liệu về hiệu suất cây trồng, AI có thể đề xuất các giống hạt giống tối ưu có khả năng phát triển mạnh nhất. AI được sử dụng để lựa chọn hạt giống là một lĩnh vực nghiên cứu đang diễn ra với nhiều sự quan tâm và tiềm năng. 

Ví dụ, CGIAR Inspire Challenge 2018 đã trao 100.000 đô la cho một dự án sử dụng máy học để lựa chọn hạt giống thông minh hơn. Dự án này do các nhà nghiên cứu từ Viện BioSense và CIMMYT dẫn đầu. Họ đã sử dụng dữ liệu về các giống ngô mới khác nhau từ hàng trăm địa điểm đánh giá ở Mexico để phát triển các mô hình dự đoán hiệu suất hạt giống. Có một phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu làm tăng cơ hội thu hoạch thành công và giảm nguy cơ mất mùa. Sau khi chọn được loại hạt giống tốt nhất, thị giác máy tính có thể can thiệp để kiểm tra chất lượng hạt giống.

‍

Sử dụng thị giác máy tính để đánh giá chất lượng hạt giống

Thị giác máy tính có thể được sử dụng để phân tích hình ảnh độ phân giải cao của hạt trái cây để phát hiện các khuyết điểm, bệnh tật và đặc điểm di truyền mà mắt người có thể không nhìn thấy được. Nhiều tác vụ thị giác máy tính có thể được sử dụng để phân tích những hình ảnh này để phân loại, phân loại và đánh giá chất lượng của hạt giống. Bằng cách tự động hóa các tác vụ này, AI có thể giúp đảm bảo rằng chỉ những hạt giống chất lượng cao nhất mới được trồng và nông dân có thể đạt được năng suất cây trồng tốt hơn.

Ví dụ, GeNee™ Sorter của Seed X là một máy phân loại hạt giống chạy bằng AI giúp cải thiện quy trình lựa chọn hạt giống. Máy phân loại chia hạt giống thành hai loại: hạt giống chất lượng cao có khả năng nảy mầm được đưa vào hộp chính, trong khi hạt giống không có khả năng nảy mầm được phân loại vào hộp phụ. Máy xử lý các nhiệm vụ như đánh giá màu sắc, hình dạng, kích thước, độ tinh khiết về mặt di truyền và dự đoán tỷ lệ nảy mầm. Nhờ máy phân loại, tỷ lệ nảy mầm có thể tăng lên hơn 90%, nghĩa là nhiều hạt giống hơn sẽ phát triển thành cây khỏe mạnh.

‍

Sử dụng AI để trồng và thu hoạch trái cây

AI cũng có thể được sử dụng để cải thiện phân tích đất và giám sát cây trồng. Máy bay không người lái có camera tiên tiến bay qua các cánh đồng trái cây, chụp ảnh chi tiết về đất và sức khỏe của cây trồng. Những hình ảnh này được xử lý để tạo ra các bản đồ hiển thị các biến thể về độ ẩm đất, mức độ dinh dưỡng và sức khỏe của cây trồng. Dựa trên thông tin chi tiết từ phân tích hình ảnh, các nhiệm vụ như phát hiện cỏ dại, giám sát tăng trưởng, ước tính năng suất, điều chỉnh tưới tiêu, bón phân chính xác và thực hiện kiểm soát dịch hại có mục tiêu có thể được thực hiện. Giám sát thời gian thực bằng AI có thể giúp cải thiện năng suất cây trồng trái cây và thúc đẩy các hoạt động canh tác bền vững .

Thu hoạch một cánh đồng chỉ một ngày trước hoặc sau thời điểm tối ưu có thể làm giảm thu nhập tiềm năng của người nông dân từ 3,7% đến 20,4% . AI có thể giúp xác định thời điểm tốt nhất để hái trái cây. Các phương pháp thu hoạch truyền thống phụ thuộc nhiều vào lao động thủ công và có thể kém hiệu quả hơn và tốn nhiều thời gian hơn. Các phương pháp thu hoạch hỗ trợ AI sử dụng các cảm biến tiên tiến và thuật toán học máy để phân tích dữ liệu về màu sắc, kích thước và điều kiện môi trường của trái cây để dự đoán độ chín. Theo cách này, trái cây được thu hoạch khi chúng ở trạng thái tốt nhất, dẫn đến năng suất cao hơn và ít lãng phí hơn.

‍

Xử lý sau thu hoạch: Phân tích thể tích phân đoạn và đóng gói trái cây

Sau khi thu hoạch, bước quan trọng tiếp theo là phân loại và xếp loại trái cây để sản phẩm tốt nhất có thể đến tay người tiêu dùng. AI có thể được sử dụng để phân tích thể tích phân đoạn trái cây. Bằng cách áp dụng các mô hình thị giác máy tính như Ultralytics YOLOv8 , có thể đánh giá kích thước, hình dạng và chất lượng của trái cây.

‍

Quy trình này bao gồm việc chụp ảnh trái cây có độ phân giải cao trên băng chuyền, phân đoạn từng loại trái cây bằng mô hình YOLOv8 và thực hiện phân tích thể tích để đo kích thước và hình dạng cũng như phát hiện khuyết tật. Dựa trên phân tích, trái cây được tự động phân loại và xếp loại thành các loại khác nhau để đóng gói, chế biến hoặc phân phối phù hợp. Phân loại và xếp loại bằng AI giúp cải thiện hiệu quả, độ chính xác và tính nhất quán, giảm lãng phí và tối đa hóa giá trị thu hoạch.

Sau khi phân loại và xếp loại trái cây, máy đóng gói tự động có thể đóng gói chính xác. Hệ thống OCR (Nhận dạng ký tự quang học) do AI điều khiển có thể kiểm tra độ chính xác của bao bì, xác minh nhãn, mã vạch và các thông tin quan trọng khác để tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định. Bằng cách kiểm tra bao bì theo cách này, có thể tránh được các tình huống như sản phẩm hết hạn. AI có thể phát hiện nhãn không chính xác hoặc ngày hết hạn và đánh dấu để sửa trước khi sản phẩm đến tay người tiêu dùng.

Đổi mới AI trong bán lẻ và phân phối trái cây

Bây giờ, hãy xem xét bạn có những loại trái cây tốt nhất được đóng gói và sẵn sàng để giao hàng. AI có thể cải thiện hậu cần và vận chuyển trái cây bằng cách tối ưu hóa các tuyến đường. Giữ cho trái cây tươi trong quá trình vận chuyển và tìm ra các tuyến đường giao hàng hiệu quả nhất là những thách thức lớn. Thuật toán AI có thể phân tích các mô hình giao thông, điều kiện thời tiết và lịch trình giao hàng để xác định các tuyến đường tốt nhất và giảm thời gian và chi phí di chuyển.

Sau khi trái cây đến cửa hàng, AI tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý hàng tồn kho và dự báo nhu cầu. Hệ thống AI có thể phân tích dữ liệu bán hàng, sở thích của khách hàng và xu hướng theo mùa để dự đoán nhu cầu chính xác hơn. Các cửa hàng bán lẻ có thể duy trì mức tồn kho tối ưu dựa trên thông tin chi tiết từ AI và giảm nguy cơ tồn kho quá mức hoặc hết hàng. 

‍

Thị giác máy tính có thể được sử dụng trong các cửa hàng để theo dõi hàng tồn kho trên kệ theo thời gian thực. Sử dụng phát hiện đối tượng , camera hỗ trợ AI có thể xác định khi hàng tồn kho sắp hết hoặc đặt không đúng cách và cảnh báo nhân viên bổ sung hoặc sắp xếp lại kệ. Bằng cách đảm bảo có đủ lượng sản phẩm tươi sống vào đúng thời điểm, AI giúp cải thiện sự hài lòng của khách hàng và giảm lãng phí thực phẩm.

Tác động tổng thể của AI đối với ngành công nghiệp trái cây

AI có tiềm năng đóng vai trò lớn trong việc giúp người tiêu dùng có được trái cây chất lượng tốt hơn. Một ví dụ tuyệt vời về việc tích hợp AI thành công trong ngành trái cây là Nature Fresh Farms . Nature Fresh Farms đã chuyển đổi hoạt động của mình từ hạt giống sang cửa hàng bằng công nghệ AI. Các cảm biến và phân tích dữ liệu được hỗ trợ bởi AI giúp theo dõi và quản lý mọi thứ, từ mức độ khí hậu và độ ẩm trong nhà kính đến hậu cần vận chuyển sản phẩm. Nature Fresh Farms đã tối ưu hóa các điều kiện trồng trọt, kiểm soát tưới tiêu và giảm chi phí. Hệ thống AI cũng có thể đưa sản phẩm đến các kệ siêu thị trong vòng 24 - 48 giờ sau khi đóng gói, giúp giảm đáng kể thời gian vận chuyển và duy trì độ tươi ngon.

Mặc dù có nhiều lợi ích , việc sử dụng AI trong ngành trái cây vẫn có một số nhược điểm tiềm ẩn:

• Chi phí triển khai : Khoản đầu tư ban đầu vào công nghệ AI có thể cao, điều này có thể là rào cản đối với một số nông dân và nhà sản xuất.
  ‍
• Phụ thuộc vào công nghệ : Việc phụ thuộc quá nhiều vào AI và công nghệ có thể tạo ra sự phụ thuộc khó quản lý, đặc biệt là khi có sự cố hoặc lỗi kỹ thuật.
  ‍
• Bảo trì và bảo dưỡng : Hệ thống AI cần được bảo trì và cập nhật thường xuyên để hoạt động hiệu quả, điều này có thể làm tăng chi phí liên tục và tính phức tạp trong vận hành.
  ‍
• Độ phức tạp khi sử dụng : Một số nông dân có thể thấy công nghệ AI khó hiểu và khó sử dụng, khiến việc đào tạo và hỗ trợ trở nên cần thiết.

Nuôi dưỡng ngày mai

Từ khâu chọn hạt giống đến khâu chín của trái cây, AI đang thay đổi ngành nông nghiệp trong suốt vòng đời của sản phẩm, từ trang trại đến bàn ăn của bạn. AI giúp nông dân theo dõi sức khỏe đất, dự đoán thời điểm thu hoạch tốt nhất và phân loại sản phẩm chính xác. Bằng cách tối ưu hóa tài nguyên, giảm thiểu chất thải và cải thiện năng suất cây trồng, AI giúp canh tác hiệu quả và bền vững hơn. Bất chấp những thách thức như chi phí, nhu cầu về chuyên môn kỹ thuật và sự phụ thuộc vào chất lượng dữ liệu, những lợi thế của AI khiến những thách thức này trở nên xứng đáng trong nhiều trường hợp. Đó là lý do tại sao ngày càng nhiều nông dân áp dụng AI.

Hãy kết nối với cộng đồng của chúng tôi để tiếp tục tìm hiểu về AI! Hãy xem kho lưu trữ GitHub của chúng tôi để khám phá cách chúng tôi sử dụng AI để tạo ra các giải pháp sáng tạo trong các ngành công nghiệp như sản xuất và chăm sóc sức khỏe . 🚀