Digital Age: Как изкуственият интелект помага на фермерите да отглеждат устойчиви на климата култури

Подобно на шефовете на много хранителни компании, Джеръми Бънч е разтревожен от въздействието на изменението на климата върху неговия бизнес. „Времето и климатът са може би риск номер едно за нашата компания“, казва шефът на американската фирма за брашно Shepherd’s Grain. Базиран в Айдахо, бизнесът доставя пшеница от фермери в северозападната част на Тихия океан на САЩ.

Тъй като времето става все по-непредсказуемо, Бънч казва: „Трябва да имам план Б и план В, в случай че план А се провали.“

За да подпомогне укрепването на тези планове, компанията на Джеръми Бънч сега използва базирана на  изкуствен интелект (AI) софтуерна система, наречена ClimateAi, съобщава BBC.

Използвайки настоящи и минали данни, като например от сателитни изображения и показания за температура и валежи, и комбинирайки това с бъдещи прогнози, ClimateAi има за цел да даде на фермерите възможно най-точните прогнози за времето, съобразени с местните условия, от един час до шест месеца напред.

След това съветва точно кога да засадите и приберете определени култури и прогнозира техните добиви.

Shepherd’s Grain започна да използва ClimateAi едва миналата година, но повечето от неговите над 40 фермери вече ползват приложението.

„Те започват да гледат на ClimateAi, за да им помогне да планират решения за управление на културите в своите пшенични култури, основната култура, отглеждана в региона“, казва Джеръми Бънч. „Погледът напред към времето помага на нашите производители да решат кои култури да засадят. Платформата знае кога да засади и кога културата ще започне да цъфти и да произвежда семена.“

Един от най-големите проблеми, пред които е изправена индустрията за производство на семена, е как да пуснат устойчиви на климата семена на пазара по-бързо и по-евтино, казва Химаншу Гупта, главен изпълнителен директор на базираната в Сан Франциско ClimateAi. „Докато някои компании за семена направят това, да речем след 10 до 15 години, климатът вече се е променил. Бягаме срещу времето, за да пуснем нови сортове семена“, допълва той.

ClimateAi помага на тези фирми да видят как са се представили конкретни тестови семена в определен регион или населено място. „Това може да помогне на компаниите за семена да разберат оптималните места за отглеждане“, обяснява Гупта.

Миналата година проучване, публикувано в научното списание Nature, предупреди за потенциално ужасните последици от множество провалени реколти, случващи се по едно и също време по света в резултат на въздействието на изменението на климата.

„Едновременните провалени реколти в основните региони за производство на култури са заплаха за глобалната продоволствена сигурност“, се казва в доклада, ръководен от климатолога Кай Корнхубер от Земната обсерватория Ламонт-Дохърти на Колумбийския университет.

Това предупреждение идва, тъй като се очаква световното население да достигне 10 милиарда души до 2050 г. спрямо осем милиарда в момента, според ООН.

С увеличения натиск върху културите, в същото време, когато световното население продължава да расте, може ли изкуственият интелект да бъде ключов за разработването на нови сортове, които могат по-добре да се справят с екстремните метеорологични условия?

Проектът Artemis 

В град Аруша в Танзания Дейвид Герена, земеделски учен в Международния център за тропическо земеделие, ръководи проект, наречен Artemis.

Финансиран от Фондацията на Бил и Мелинда Гейтс, проектът използва AI, за да помогне за отглеждането на по-устойчиви култури. По-конкретно AI помага за ускоряване на работата, наречена фенотипиране. Това е визуално изучаване на нови сортове култури въз основа на наблюдения на техните характеристики, като например колко цветя, шушулки или листа има едно растение.
„Традиционно са необходими около 10 години, за да се разработи нов сорт култури“, обяснява г-н Герена. „Но като се има предвид скоростта на изменението на климата, тази времева рамка вече не е жизнеспособна.“

Той добавя, че фенотипната работа традиционно разчита на човешкото око. „Но хората просто не правят това последователно, с необходимите високи нива на прецизност, за да направят фини, но важни селекции на растения“, казва  Герена. „В полето може да бъде над 30˚C. Просто е уморително, а умората се отразява на качеството на данните.“

Вместо това производителите, участващи в проекта, правят снимки на своите култури чрез приложение на смартфон. След това обученият AI може бързо да анализира, записва и докладва това, което вижда.

„Компютрите могат да преброят всяко цвете или шушулка, от всяко растение, всеки ден, без да се уморяват“, казва Герена. „Това е наистина важно, тъй като броят на цветовете в бобовите растения корелира с броя на шушулките, които пряко влияят върху добивите. Данните могат да бъдат толкова сложни, че да разберем какво се случва, но AI може да се използва, за да осмисли тези сложни данни и да разпознае модели, да покаже къде имаме нужда от ресурси, да покаже препоръки. Нашите развъдчици на растения смятат, че с по-добрите данни от компютърното зрение с изкуствен интелект може да са в състояние да съкратят цикъла на размножаване само до няколко години“, обяснява той.

Изкуственият интелект помага за изучаване на генетиката на земеделските култури 

В Северна Каролина Avalo е бизнес за селскостопански технологии или „агротехнологии“, който също работи за създаване на устойчиви на климата култури. Той прави това, като използва AI, за да помогне в изучаването на генетиката на културата.

„Нашият процес започва с геномни данни за културите, например последователностите на различни сортове“, казва Ребека Уайт, главен оперативен директор на Avalo. „Например при различните домати има някои малки разлики в геномите, които им придават различни черти, например различни вкусове, профили, устойчиви на пестициди. Нашата програма за машинно обучение е в състояние да вземе тези малки разлики в редица разновидности и да види кои геноми са важни за какви черти", допълва тя.

Използвайки своята технология, те са успели да създадат броколи, които узряват в оранжерия за 37 дни вместо стандартните 45 до 60 дни. „Броколите, произведени в този срок, могат да получат допълнителни цикли на растеж и спестяват въглероден отпечатък и подобряват въздействието върху околната среда“, споделя Уайт.

Avalo, която работи с компании в Азия и Северна Америка, също работи, за да направи ориза устойчив на замръзване, а картофите по-устойчиви на суша.

„Нашите основни технологии могат да идентифицират генетичната основа на сложни черти с минимално обучение и, чрез секвениране и прогнозен анализ, бързо и евтино да оценят и моделират нови сортове растения. Ние създаваме нови сортове за различни култури, които се развиват пет пъти по-бързо и за малка част от разходите в сравнение с традиционното отглеждане“, пояснява Уайт

Въпреки това, въпреки че AI може да помогне за смекчаване на въздействието на времето, свързано с климата, и да подобри устойчивостта на културите, има редица предизвикателства, когато става въпрос за използване на AI в селското стопанство, казва Кейт Е Джоунс, професор по екология и биоразнообразие в University College London.

„Ефективността на АI при гарантиране на продоволствената сигурност също зависи от справянето с предизвикателства като качеството на данните, достъпността на технологиите... като същевременно се признава, че ИИ е един от многото инструменти в цялостна стратегия за устойчиво и устойчиво земеделие“, обобщава ученият.