Trí tuệ nhân tạo được ứng dụng trong nông nghiệp như thế nào?

AI đã trở thành một trong những công nghệ quan trọng nhất trong mọi lĩnh vực, bao gồm giáo dục, ngân hàng, rô-bốt, nông nghiệp,... Trong lĩnh vực nông nghiệp, nó đang đóng một vai trò rất quan trọng và nó đang giúp chuyển đổi ngành nông nghiệp.

AI cứu ngành nông nghiệp khỏi các yếu tố khác nhau như biến đổi khí hậu, gia tăng dân số, an toàn thực phẩm và vấn đề việc làm trong lĩnh vực này. Hệ thống nông nghiệp ngày nay đã đạt đến một cấp độ khác nhờ AI.

AI đã cải thiện sản xuất cây trồng và giám sát, thu hoạch, chế biến và tiếp thị theo thời gian thực. Các hệ thống dựa trên máy tính công nghệ cao khác nhau được thiết kế để xác định các thông số quan trọng khác nhau như phát hiện cỏ dại, chất lượng cây trồng, sâu bệnh,...

Trong nông nghiệp, người nông dân cần phải có kiến thức về các loại phân bón, nguồn đất, thuốc trừ sâu dành riêng cho các loại cây trồng khác nhau, chu kỳ trồng trọt và tưới tiêu cũng như tác động của thời tiết.

Chỉ riêng sâu bệnh đã phá hủy tới 40% mùa màng trên thế giới mỗi năm và nông dân hiện phải sản xuất nhiều lương thực hơn trong khi sử dụng ít nước và năng lượng hơn. Quá trình đô thị hóa nhanh chóng cũng đã dẫn đến tình trạng thiếu lao động trong lĩnh vực nông nghiệp trên toàn cầu, điều đó có nghĩa là nông dân cũng cần giảm sự phụ thuộc vào lực lượng lao động.

Ứng dụng AI trong nông nghiệp

AI trong nông nghiệp là sự ứng dụng các công nghệ thông tin và AI để giải quyết các vấn đề trong sản xuất nông nghiệp. Với sự phát triển của AI, nhiều ứng dụng mới của công nghệ này đã được đưa vào nông nghiệp, giúp cải thiện năng suất và hiệu quả sản xuất, đồng thời giảm thiểu các rủi ro và chi phí sản xuất.

Những lợi ích của AI mang lại cho nông nghiệp là rất lớn. Chính vì lý do đó mà công nghệ này đã và đang ngày càng được áp dụng phổ biến trong sản xuất, canh tác nông nghiệp.

Dự báo thời tiết và giá cả

Thiết bị phân tích dự báo thời tiết là một trong những ứng dụng của AI trong nông nghiệp. Thiết bị này được sử dụng để thu thập và phân tích dữ liệu về thời tiết, từ đó đưa ra dự báo về tình trạng thời tiết trong tương lai, giúp cho người nông dân có thể lựa chọn thời điểm phù hợp để trồng trọt và chăm sóc cây trồng.

Các thiết bị phân tích dự báo thời tiết hiện nay thường được trang bị cảm biến và các công nghệ đo lường như máy quang phổ, máy quang phổ khí quyển, máy đo lường độ ẩm và nhiệt độ không khí, các loại radar, hệ thống vệ tinh, và các công nghệ mô hình hóa thời tiết dựa trên các thuật toán AI.

Thiết bị phân tích dự báo thời tiết rất hữu ích trong việc giúp cho các hộ nông dân có thể đưa ra các quyết định phù hợp với tình trạng thời tiết. Ví dụ, khi thiết bị phát hiện ra rằng trong một vài ngày tới sẽ có mưa lớn, người nông dân có thể quyết định hoãn việc phun thuốc trừ sâu hoặc thu hoạch trái cây để đảm bảo an toàn cho cây trồng và giảm thiểu rủi ro tổn thất về nông sản.

Với tính năng dự báo giá cả, AI có thể giúp người nông dân biết rõ hơn về giá cả của các loại lương thực, thực phẩm trong vài tuần tới, điều này có thể giúp họ thu được lợi nhuận tối đa.

Giám sát sức khỏe cây trồng

Chất lượng cây trồng phụ thuộc nhiều vào loại đất và dinh dưỡng của đất. Các thuật toán dựa trên AI sẽ giúp xác định được những nguồn dinh dưỡng còn thiếu trong đất để người nông dân bổ sung kịp thời và đưa ra cảnh báo các loại sâu bệnh gây hại cho cây trồng.

Được thiết kế để giám sát và cung cấp thông tin, hệ thống giám sát sức khỏe cây trồng cung cấp thông tin về độ ẩm đất, chất dinh dưỡng, nồng độ CO2, nhiệt độ, độ ẩm không khí và các chỉ số khác liên quan đến sức khỏe cây trồng.

Hệ thống này hoạt động bằng cách sử dụng các cảm biến để thu thập dữ liệu, sau đó sử dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo để phân tích dữ liệu này. Các kết quả phân tích được cung cấp cho nhà nông hoặc các chuyên gia nông nghiệp để họ có thể đưa ra quyết định thông minh về cách trồng trọt và chăm sóc cây trồng.

Hệ thống theo dõi sức khỏe của đất và cây trồng có thể giúp cho các nhà nông tối ưu hóa sản lượng, tăng năng suất và giảm thiểu chi phí. Nó cũng giúp cho các nhà nghiên cứu nông nghiệp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của cây trồng và môi trường sống của chúng. Từ đó đưa ra các giải pháp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

Rô-bốt nông nghiệp

Rô-bốt đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau, chủ yếu là trong sản xuất, để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp. Ngày nay, các công ty AI đang phát triển rô-bốt để sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp. Những rô-bốt AI này được phát triển theo cách chúng có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ trong nông nghiệp.

Các rô-bốt này có thể được sử dụng để giám sát, quản lý, chăm sóc cây trồng, thu hoạch, sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu một cách hiệu quả hơn. Ngoài ra, chúng còn có thể giúp nâng cao năng suất, giảm chi phí và làm giảm tác động của hoạt động nông nghiệp đến môi trường.

Các tính năng của rô-bốt nông nghiệp bao gồm các cảm biến để giám sát sức khỏe của cây trồng, phân tích đất và dự báo thời tiết, hệ thống điều khiển để kiểm soát phun thuốc và tưới nước và khả năng tự động hóa các hoạt động như thu hoạch. Các rô-bốt nông nghiệp thường được điều khiển từ xa hoặc tự động hóa hoàn toàn, tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng.

Việc sử dụng rô-bốt nông nghiệp có thể giúp tăng năng suất và hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp, đồng thời giảm tác động của hoạt động này đến môi trường. Tuy nhiên, việc triển khai các hệ thống robot nông nghiệp cần đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu lớn và sự đào tạo kỹ thuật cao cho người sử dụng.

Rô-bốt AI cũng được đào tạo để kiểm tra chất lượng cây trồng, phát hiện và kiểm soát cỏ dại cũng như thu hoạch cây trồng với tốc độ nhanh hơn so với con người. Một số rô-bốt làm nhiệm vụ thu hoạch cây ăn trái tự động đã được các công ty trên thế giới sản xuất như rô-bốt hái cam, rô-bốt hái dâu tây và rô-bốt thu hoạch cà chua.

Hệ thống tự động cho tưới tiêu dựa trên điều kiện khí hậu cho cây trồng có giá trị cao cũng được phát triển. Hệ thống Demeter được trang bị camera và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) để kiểm soát việc thu hoạch trên các cánh đồng. Bên cạnh đó một số loại rô-bốt giúp kiểm soát và diệt trừ cỏ dại cũng đang được được các công ty nghiên cứu và thiết kế.

Phun thuốc thông minh dựa trên AI

Với các cảm biến AI, sẽ giúp người nông dân phát hiện cỏ dại cũng như các khu vực bị ảnh hưởng bởi cỏ dại một cách dễ dàng. Khi phát hiện những khu vực như vậy, thuốc diệt cỏ có thể được phun chính xác để giảm việc sử dụng thuốc diệt cỏ và tiết kiệm thời gian.

Nhiều công ty AI trên thế giới đang chế tạo rô-bốt tích hợp công nghệ AI và thị giác máy tính để phun thuốc diệt cỏ dại một cách chính xác. Việc sử dụng hệ thống phun thuốc thông minh dựa trên AI có thể giảm đáng kể số lượng hóa chất được sử dụng trên các cánh đồng, từ đó cải thiện chất lượng cây trồng và giúp tiết kiệm chi phí sản xuất.

Chẩn đoán dịch bệnh cây trồng

Hệ thống hỗ trợ AI để phát hiện dịch hại trong nông nghiệp là một công cụ quan trọng trong việc bảo vệ cây trồng khỏi các loại bệnh hại và côn trùng gây hại. Hệ thống này sử dụng các kỹ thuật và mô hình dữ liệu để phân tích các dữ liệu từ các cảm biến. Sau đó, hệ thống phân tích dữ liệu để xác định liệu có sự xuất hiện của dịch hại hay không, đánh giá mức độ nghiêm trọng của dịch hại và đưa ra các giải pháp khắc phục.

Hệ thống AI cũng có thể phát hiện các thay đổi trong sự phát triển của cây trồng, như sự lớn nhanh hay chậm của cây trồng. Từ đó, phát hiện các vấn đề sức khỏe và giúp cho nhà nông có thể can thiệp sớm nhằm giải quyết vấn đề. Khắc phục kịp thời giúp bảo vệ sức khỏe cho cây trồng và tăng năng suất nông nghiệp.

Canh tác chính xác

Canh tác chính xác là một ứng dụng của AI trong nông nghiệp. Nó sử dụng các công nghệ như học máy (machine learning), thị giác máy tính (computer vision) và công nghệ cảm biến (sensor technology) để giúp nhận diện, thu thập, phân tích dữ liệu để đưa ra các quyết định canh tác chính xác và dự đoán sản lượng.

Ngoài ra, các hệ thống canh tác chính xác sử dụng công nghệ cảm biến để thu thập dữ liệu về đất, cây trồng và môi trường xung quanh để đưa ra quyết định canh tác chính xác như tưới nước, bón phân, cắt tỉa cây… Các hệ thống này có thể giảm thiểu việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu và nước, tăng năng suất và giảm chi phí cho người nông dân.

Những lợi ích của AI trong nông nghiệp

AI cho phép ra quyết định tốt hơn

Phân tích dự đoán thực sự là một lợi ích cho ngành nông nghiệp. Nó giúp người nông dân giải quyết những thách thức chính của canh tác, chẳng hạn như phân tích nhu cầu thị trường, dự báo giá cả và tìm ra thời điểm tối ưu để gieo hạt và thu hoạch vụ mùa.

Hơn nữa, máy móc hỗ trợ AI cũng có thể xác định sức khỏe của đất và cây trồng, đưa ra khuyến nghị về phân bón, theo dõi thời tiết và cũng có thể xác định chất lượng của cây trồng. Tất cả những lợi ích như vậy của AI trong nông nghiệp cho phép nông dân đưa ra quyết định tốt hơn và canh tác hiệu quả hơn.

AI giúp tiết kiệm chi phí sản xuất

Canh tác chính xác sử dụng thiết bị hỗ trợ AI giúp nông dân trồng được nhiều loại cây trồng hơn với ít tài nguyên và chi phí hơn. AI cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực cho người nông dân, cho phép họ đưa ra quyết định đúng đắn ở từng giai đoạn canh tác. Với quyết định đúng đắn này, giúp giảm thất thoát sản phẩm, hóa chất và sử dụng hiệu quả thời gian, tiền bạc.

Hơn nữa, nó cũng cho phép nông dân xác định các khu vực cụ thể cần tưới tiêu, bón phân và xử lý thuốc trừ sâu, giúp tiết kiệm việc sử dụng quá nhiều hóa chất cho cây trồng. Tất cả những điều này tổng hợp lại và dẫn đến việc giảm sử dụng thuốc diệt cỏ, chất lượng cây trồng tốt hơn và lợi nhuận cao với ít tài nguyên hơn.

AI làm giảm tình trạng thiếu lao động.

Vấn đề thiếu lao động trong ngành nông nghiệp luôn là vấn đề nhức nhối. AI có thể giải quyết vấn đề này bằng tự động hóa trong nông nghiệp. Với AI và tự động hóa, nông dân có thể hoàn thành công việc mà không cần thêm người, và một số ví dụ là máy kéo không người lái, hệ thống tưới tiêu và bón phân thông minh, phun thuốc thông minh, phần mềm canh tác thẳng đứng và rô-bốt thu hoạch dựa trên AI. Máy móc và thiết bị do AI điều khiển nhanh hơn và chính xác hơn nhiều so với con người.

Những thách thức của việc áp dụng AI trong nông nghiệp

Nhìn thấy những lợi thế của AI đối với canh tác bền vững, việc triển khai công nghệ này có vẻ là một bước đi hợp lý cho mọi nông dân. Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức đáng chú ý đó là:

Người nông dân chưa quen với các thiết bị được hỗ trợ AI

Mặc dù có rất nhiều lợi ích khi sử dụng AI trong nông nghiệp, nhưng hầu hết người nông dân trên thế giới vẫn chưa quen với việc sử dụng các giải pháp và thiết bị hỗ trợ AI. Để giải quyết các vấn đề, các công ty AI nên cung cấp các thiết bị cơ bản cho nông dân và khi họ đã quen với chúng, sau đó cung cấp cho họ các máy móc tiên tiến hơn.

Thiếu kinh nghiệm với các công nghệ mới nổi

Việc áp dụng AI và các công nghệ mới nổi trong nông nghiệp cho các nước đang phát triển có thể là một nhiệm vụ đầy thách thức. Sẽ rất khó để bán những công nghệ như vậy ở những khu vực không có công nghệ nông nghiệp như vậy đang được áp dụng. Ở những khu vực này, để sử dụng những công nghệ tiên tiến người nông dân cần sự hỗ trợ, tập huấn của các công ty phát triển công nghệ hoặc công ty bán hàng.

Các vấn đề về quyền riêng tư và bảo mật

Vì vẫn chưa có quy định và chính sách rõ ràng về việc sử dụng AI, nên nó có thể phát sinh nhiều vấn đề pháp lý. Hơn nữa, do việc sử dụng phần mềm và Internet, cũng có thể xảy ra một số vấn đề về quyền riêng tư và bảo mật như tấn công mạng và rò rỉ dữ liệu. Tất cả những vấn đề này có thể tạo ra một vấn đề lớn cho chủ trang trại hoặc người nông dân.

Tóm lại, công nghệ AI sẽ tiếp tục được phát triển và ứng dụng một cách mạnh mẽ để phân tích, giám sát và dự đoán các tác động môi trường khác nhau đến năng suất, chất lượng cây trồng. Cùng với đó, trước ảnh hưởng thực tế từ biến đổi khí hậu, việc dự báo thời tiết chính xác giúp nông dân đưa ra các quyết định đúng đắn về thời gian và đối tượng canh tác để tối đa hóa lợi nhuận canh tác.

Phan Văn Hòa