Robotik Arılar Bugün Dikey Çiftlikleri ve Yarın Astronotları Destekleyebilir

Dikey tarım operasyonlarında, yapay ışıklar ve yapay zeka koaksiyel bitkiler, minimum insan müdahalesi ile iç mekanlarda büyümek için bir tarlaya yayılmak yerine yüksek raflarda yoğun bir şekilde istiflenir. Amaç bu. Ancak yerel pazarlara taze ürünler getirme konusundaki yüce vaatlere rağmen, bu sistemler dünyanın artan nüfusunu beslemek için henüz iklim dostu bir yol sağlamadı. Bir vızıltı teknolojisi olan robotik “arılar” bilim kurgudan fırlamışbu yüksek teknolojili operasyonları kurtarmak mı?

Dünyanın ilk ticari dikey çiftliği açıldı 2012’de Singapur’da. Sonraki yıllarda Infarm ve AeroFarms gibi büyük oyuncuların güvence altına almasıyla daha fazla işletme ortaya çıktı. yüzlerce ile ilgili milyonlarca önümüzdeki on yıl boyunca fonlamada. Hidroponik gibi sürdürülebilir sistemlerin yanı sıra bitki büyümesini ve su kullanımını yakından izlemek için yapay zekanın yardımıyla, bazıları şirketler Ve uzmanlar bu fütüristik çiftliklerin, geleneksel operasyonların devasa toprak ve su ayak izi olmadan küresel gıda güvensizliğinin üstesinden gelebileceğini iddia ediyor.

Ontario’daki Guelph Üniversitesi’nde kontrollü çevre tarımını araştıran Thomas Graham, bu çiftliklerin “beslenmemize anlamlı bir miktarda katkıda bulunma potansiyeline sahip olduğunu” söylüyor. Ve şirketler bunları neredeyse her yere yerleştirebilir.

Bununla birlikte, birçok dikey çiftliğin umutları geçen yıl boyunca kurudu. Rusya’nın Ukrayna’yı işgaliyle körüklenen son enflasyon ve dünya çapında hızla yükselen enerji fiyatları, bu çiftliklerin sabite yakın elektrik talebini karşılanamaz hale getirdi. Bu geçmiş sonbahar Infarm ilan edildi çalışanlarının yarısından fazlasını işten çıkarıyordu ve yakın zamanda AeroFarms dosyalanmış iflas için. Bu arada diğer dikey çiftlik girişimleri de bakan finansal zorluklar

Dikey çiftliklerin şu anda sınırlı sayıda teklife sahip olması yardımcı olmuyor; çoğu sadece marul ve şifalı otlar gibi yeşillikler yetiştirir çünkü bunlar düşük miktarda su kullanır ve hızlı gelişimleri sayesinde iç mekanlarda hidroponik yoluyla yetiştirmeleri nispeten kolaydır. Graham, “Yaptığımız işlerden bazıları sadece yapraklı yeşillikleri geçmek,” diyor. “Dünyayı marulla besleyemezsin.”

Gıda güvensizliğini gerçekten aşmak için dikey çiftlikler tekliflerini genişletmeli ve bu da tozlayıcıları yüksek teknolojili iç mekan tarım operasyonlarına sokmanın bir yolunu bulmak anlamına geliyor. bir civarında üçüncü Yediğimiz mahsullerin çoğu, büyümek için arılar ve yarasalar gibi tozlayıcılara ihtiyaç duyar. Dikey bir çiftlikte işi bitirmek zordur çünkü en popüler tozlayıcılardan biri olan evcilleştirilmiş bal arıları ticari yetiştiriciler, sorun var gezinme yapay ışık altında ve elle tozlaşma son derece zaman alıcıdır ve bu nedenle pahalıdır. Sorunu çözmek için araştırmacılar, on yıldan fazla bir süredir robotik tozlayıcılar üzerinde çalışıyorlar. Ancak bu tür tozlayıcılar, üniversitelere ve ticari operasyonlara ancak son zamanlarda girmiştir.

Kurtarıcı Arı Botları

Botlar çiftlikler için yeni değil. 20. yüzyılın ortalarından beri araştırmacılar, otomatik yönlendirmeli traktörler de dahil olmak üzere, tarımı otomatikleştirmenin yollarını araştırdılar. 1980’ler ve 1990’lara gelindiğinde mühendisler, bir bilgisayar gibi göreve özgü cihazlarla uğraşmaya başladılar. robotik kavun hasat makinesi Ve domates toplayan robotlar. Şirketler artık çeşitli ürünleri hasat etmek için otonom botlar geliştiriyor ve bazı cihazlar ayrıca yabani otları temizleme, böcek ilacı püskürtme ve hastalık izleme gibi ek görevleri de gerçekleştirebiliyor. Yapay zeka, bu araçların çoğunun yerleşik sensörlerinden gelen bilgileri düzenlemesine ve işlemesine yardımcı olur – genellikle bitkilerin yansıttığı ışık türlerindeki farklılıkları yakalayabilen multispektral kameralar. Bu farklılıklar, meyvenin olgunluğu veya hasar belirtileri gibi bir mahsulün sağlığı hakkında ipuçları sağlar.

Yeni Zelanda’daki Auckland Üniversitesi’nde çiftçilik odaklı robotik ve yapay zeka üzerinde çalışan bir araştırma görevlisi olan Mahla Nejati, çoğu tarım makinesi araştırması hala ürün toplayan botlara odaklansa da, artık daha fazla ekibin tozlaşmayı da otomatikleştirmeyi hedeflediğini söylüyor. sistemler. Doktorası için. projesi kapsamında Nejati, meyve bahçeleri için tasarlanmış otonom bir kivi ve elma toplama robotu için bilgisayar görme sistemini geliştirdi. Sonunda meslektaşlarının bir açıklaması oldu: Zaten robotik olarak topladıkları için “tozlaşmaya daha erken başlasaydı daha iyi olurdu” diyor Nejati.

Artık dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları ve işletmeler, robo tozlayıcıları tasarlamanın ve uygulamanın en iyi yollarını bulmaya çalışıyor. West Virginia Üniversitesi’nde altı kollu bir tozlaşma makinesi geliştiren robot uzmanı Yu Gu, bunun basit bir iş olmadığını söylüyor. Çubuk Böcek. Yaygın olarak kullanılabilen tozlayıcılar oluşturmak için, “Bence bu kadar çok çiçek türü ve bu kadar çok türde tarım ortamı olması büyük bir sorun” diyor.

Bazı araştırmacılar çalışmalarını akademi dışına ve piyasaya taşıdılar. Daha önce Singapur Ulusal Üniversitesi’nde drone aerodinamiği eğitimi almış olan Siddharth Jadhav, 2019’da Polybee adlı bir şirket kurdu. O ve meslektaşları, dikey çiftlikler ve seralar dahil olmak üzere çeşitli iç mekan tarım operasyonları için yaygın olarak bulunan mini dronları uyarlıyor. Polybee’nin AI destekli yazılımı, yetiştiricilerin bitkilerin yakınında uçması için temel özellikleri ölçen renkli kamera sensörleri ile donatılmış dronlara talimat verir. Jadhav, daha sonra, seraların içindeki koşullar (sıcaklık ve nem gibi) tozlaşma için en uygun olduğunda, dronların etraflarındaki havayı dikkatlice karıştırarak çiçekleri titreştirdiğini söylüyor. Bu aktivite çiçekteki poleni sallar ve döllenme sürecini başlatır.

Polybee şu anda tozlaşma sistemini Avustralya’daki ticari domates seralarına satıyor. (Diğer birçok gıda mahsulüyle karşılaştırıldığında, bitkilerin çiçeklerinin hem erkek hem de dişi kısımları olduğu için domatesin tozlaşması nispeten kolaydır.) Jadhav, “çok fazla dikey ticari ürünümüz olmamasına rağmen, ekip aynı zamanda iç mekan dikey tarım şirketleriyle de denemeler yürüttü” diyor. henüz ölçekte meyve mahsulleri yetiştiren çiftlikler.

Arugga adlı İsrail merkezli bir şirket de domates seralarına robot satıyor. Uygun bir şekilde Polly olarak adlandırılan gezici yer robotu, bitki sıraları arasında hareket eder ve tozlaşmayı hızlandırmak için hava darbeleri patlatır. Süreç çoğunlukla otonomdur. Ancak şimdilik, insan operatörlerin Polly’yi bir tablet kullanarak satırlar arasında taşıması gerekiyor. Şirketin kurucu ortağı ve iş geliştirmeden sorumlu başkan yardımcısı Eytan Heller, Arugga’nın sonunda dikey tarıma yönelebileceğini, ancak yalnızca bu pazarın daha kârlı hale gelmesi durumunda olabileceğini söylüyor.

Yine de, robotik tozlayıcılar dikey çiftlikler için uygunsa, birçok avantaj sunabilirler. Birincisi, bitkiler arasındaki enfeksiyonları azaltabilirler çünkü arılar çiftliklere büyük zarar veren hastalıkları yayabilir. Yirmi yılı aşkın bir süredir dünyanın dört bir yanından bilim insanları sahip olmak önerildi bombus arıları virüsleri daha önce enfekte olmamış domateslere yayabilir ve bu da onları satılamaz hale getirebilir. Seralarda konuşlandırılan ticari olarak geliştirilmiş arılar da dışarı kayabilir ve bulaştırmak yakınlarda zaten olan yabani arılar deneyimlemek büyük ölçüde iklim değişikliği, kentleşme ve pestisit kullanımı gibi faktörlerle bağlantılı hızlı bir düşüş. Bu, özellikle dış mekandaki tozlayıcılara güvenen bitkiler için zararlıdır, çünkü onlar kendi mekanik ikamelerine geri dönemezler. Nejati’ye göre, robotlar en iyi iç mekanlarda performans gösteriyorlar, yüksek düzeyde yapılandırılmış ortamlarda hareket edebiliyorlar ve öngörülemeyen hava ve sıcaklıklardan kaçınabiliyorlar.

Robo Arılar için Sırada Ne Var?

Polybee ve Arugga, domates tozlaşma oyununu öğrendiklerini iddia ederken, ürünlerini diğer bitki türleriyle çalışacak şekilde değiştirmeye çalışıyorlar. Polybee şu anda çileklerle denemeler yapıyor ve Arugga, araçlarının çilek ve yaban mersini gibi birçok başka mahsulle çalışacak şekilde ayarlanabileceğini söylüyor.

Ancak her bitkinin kendi karmaşıklıkları var, diyor Gu. Arugga, darbeli hava yöntemini çeşitli meyve türleri için kullanmayı planlarken, Gu ve meslektaşları, arılar tarafından gerçekleştirilen doğal yönteme benzer şekilde, belirli çeşitlerin robotlarla doğrudan temas gerektirebileceğini keşfettiler. Böcekbilimciler ve bahçıvanlar da dahil olmak üzere bir dizi uzmanla işbirliği yaptıktan sonra, örneğin bazı meyve türlerinin temasa dayalı tozlaşmadan büyük olasılıkla yararlandığını düşünüyor. Graham, bazı meyvelerin muhtemelen robotlarla, belki de küçük dronlarla doğrudan etkileşimden fayda sağlayacağını kabul ediyor.

Meyve ne olursa olsun robotlar, narin olma eğiliminde olan çiçeklere zarar vermemek için nazikçe çalışmak zorunda kalacak. Gu, tozlaşma sürecini “robotik cerrahi” ile karşılaştırıyor ve şimdilik, drone hava akımı yönteminin muhtemelen bireyler yerine birkaç bitkiyle aynı anda çalışmakla sınırlı olacağını söylüyor. “Hassas tozlaşmaya ihtiyaç duyan mahsul [is] hava akışından rahatsız” diyor. “Bunu tam olarak çalıştırmak zor.”

Robotik tozlayıcılar, dikey çiftlikleri eskimekten kurtarsa ​​bile, herhangi bir kapalı mekan tarımı türünün, insanların binlerce yıldır güvendiği tarlaların yerini tamamen alması pek mümkün değil. Ancak dikey çiftliklerin çok fazla yer kaplamadan dış mekan mahsullerini destekleyebileceğini öne sürüyor. Örneğin, terk edilmiş arazi parçaları üzerine inşa edilebilirler. Graham, “Bu, işleri yapmanın tamamlayıcı bir yoludur” diyor. “İklim değişikliği ve nüfus artışı karşısında tarımı yeniden düşünmemiz gerekiyor, ancak [vertical farms] rekabetçi olarak görülmemeli çünkü öyle değiller.”

Dikey çiftlikler, doğal kaynaklarda yetersiz olan başka bir yere de yardımcı olabilir: uzay. Son sınırda gıda üretimini de araştıran Graham, robot tozlayıcıların bu ortamda özellikle yardımcı olabileceğini söylüyor. Bilim adamları, tozlayıcı olarak çalışmak ve atık yemek için canlı böcekleri uzaya getirmeyi planlarken, böceklerin metal muadilleri muhtemelen daha uzun yaşayacak. (“İşçi” bombus arıları yalnızca birkaç hafta hayatta kalır.) Astronotlar bu araçları gezegen dışında 3 boyutlu olarak bile basabilir.

“Uzay temiz bir alandır çünkü hiçbir şey gerçekten masanın dışında değildir” diyor. “Hepsi değerlendiriliyor ve nihayetinde – çoğu şey gibi -[space farming will] muhtemelen bir çeşit melezdir.”