Những robot trên cánh đồng

Vào một ngày không quá xa trong tương lai, những cánh đồng của chúng ta có thể được cày xới, gieo hạt, chăm sóc và thu hoạch hoàn toàn bằng những cỗ máy tự động hóa hợp tác chặt chẽ với nhau từ trên mặt đất cho đến trên không.

21/03/2018 07:29

Những thiết bị không hề biết mệt mỏi cũng như không hề biết kêu ca này sẽ làm việc cật lực cả ngày lẫn đêm thay cho sức lực con người. Những chiếc máy kéo khỏe như bò mộng không người lái biết tự động lăn bánh theo những con đường được lập trình sẵn sẽ được triển khai hàng loạt tại những cánh đồng rộng bao la trên khắp thế giới.

Kế đến là, những chiếc máy bay không người lái (drone) kêu vo vo bên trên những cánh đồng có nhiệm vụ đánh giá tình trạng cây trồng cũng như điều kiện đất trồng. Thêm nữa là, những thiết bị cảm biến trên mặt đất giám sát chặt chẽ lượng nước tưới và mức độ dưỡng chất trong đất trồng để điều chỉnh nước tưới và bón phân.

Tại Nhật Bản, một nông trại rau xà lách tự động hóa hoàn toàn như thế đã được triển khai năm 2017. Một tương lai nông nghiệp tự động hóa đang sắp trở thành hiện thực trước mắt chúng ta và hoàn toàn không "viễn tưởng" chút nào!

Những chiếc máy kéo tự hành có khả năng làm việc cả ngày lẫn đêm.

Những dự án hứa hẹn

Theo tính toán từ Ngân hàng Thế giới (WB), chúng ta sẽ phải sản xuất thêm 50% thực phẩm vào năm 2050 nếu như dân số toàn cầu tiếp tục gia tăng với nhịp độ như hiện nay. Theo dự đoán của Liên Hiệp Quốc, dân số thế giới sẽ tăng từ 7,3 tỷ người ngày nay đến 9,7 tỷ người vào năm 2050.

Ngoài ra, tác động của biến đổi khí hậu cũng có thể khiến cho sản lượng cây trồng nông nghiệp sụt giảm hơn ba phần tư. Do đó, đội quân máy móc - máy kéo tự hành, thiết bị cảm biến trên mặt đất, phi đội drone - và những nông trại xây dựng theo mô hình trồng cây trong nước khép kín hứa hẹn giúp cho mọi nông dân sản xuất ra nhiều thực phẩm hơn nữa cũng như hoạt động bền vững hơn song với giá thành thấp hơn.

Có lẽ, với sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ hiện nay, chúng ta sẽ không lấy làm ngạc nhiên khi lĩnh vực tự động hóa nông nghiệp lại phát triển quá nhanh như thế.

Một báo cáo từ tổ chức độc lập nghiên cứu thị trường của Mỹ WinterGreen Research đặt trụ sở tại Lexington, bang Massachusetts, thị trường thế giới sẽ tăng trưởng từ 817 triệu USD năm 2013 đến 16,3 tỷ USD năm 2020. Nhưng, Ngân hàng Đầu tư Goldman Sachs bày tỏ sự lạc quan hơn nữa với dự đoán thị trường tăng trưởng 240 tỷ USD vào 5 năm tới.

Một thiết bị tự động thay thế con người của Deepfield Robotics.

Các nhà chế tạo thiết bị nông nghiệp hàng đầu thế giới như John Deerre (Mỹ) , CNH Industrial Inc. (London, Anh) và AGCO (Mỹ) đang nỗ lực thiết kế đưa ra thị trường những chiếc máy kéo không người lái. Ngoài ra, những bộ thiết bị công nghệ sẽ cung cấp cho nông dân dữ liệu cập nhật mới nhất về tình trạng những cánh đồng và nông sản - đó là những gì mà tiến sĩ Roland Leidenfrost ở công ty khởi nghiệp Đức Deepfield Robotics gọi là "Internet cây trồng và cánh đồng".

Deepfield Robotics, được tập đoàn Đức Bosch tài trợ, đang nghiên cứu dự án tự động hóa tiến trình phát triển và thử nghiệm hạt giống cây trồng. Trong khi đó, đội ngũ kỹ sư ở hạt Shropshire nước Anh cũng đang cố gắng tạo ra một cánh đồng hoạt động không hề có sự lao động chân tay của con người. Đó là Dự án "The Hands Free Hectare" sử dụng phi đội drone và đoàn máy kéo tự hành từ năm 2017 để gieo trồng và thu hoạch ngũ cốc.

Nông trường robot

Các kỹ sư Đại học Harper Adams (Anh) - cùng hợp tác với công ty công nghệ nông nghiệp hạt North Yorkshire nước này gọi là Precision Decisions - đã tiến hành thử nghiệm những nguyên mẫu thiết bị tự động, gieo cây trồng vào tháng 3-2017 và thu hoạch vào tháng 9 cùng năm. Thậm chí, công nghệ tự động hóa cũng "xâm lấn" ngành sản xuất rượu vang - lĩnh vực truyền thống rất cần đất trồng và ánh nắng tự nhiên.

Cụ thể là, các nhà sản xuất rượu vang sử dụng cả một phi đội drone chuyên nghiệp kiểm tra thường xuyên những cánh đồng nho trong vài năm, với các camera độ phân giải cao và thiết bị cảm biến đánh giá tình trạng cây trồng cũng như độ màu mỡ của đất trồng.

Nhưng, ở khu vực Burgundy nước Pháp, tình trạng thiếu hụt lao động nông trại đã thúc đẩy nhà phát minh Christophe Millot mày mò phát triển một robot độc đáo có khả năng chăm sóc cây nho mà ông đặt tên gọi là "Wall-Ye". Thế hệ mới nhất của loại robot 4 bánh xe lăn này có khả năng thực hiện tiến trình cắt tỉa một cây nho trong mỗi 5 giây.

Máy tự động có thể tỉa một cây nho trong 5 giây.

Robot được trang bị đến 6 camera - trong đó một số được tích hợp bộ cảm biến hồng ngoại - và 2 cánh tay, được kiểm soát vận hành bởi một máy tính bảng nằm giấu bên trong. Robot cũng được lập trình để dọn sạch sẽ cỏ dại quanh mỗi gốc nho. Một bộ pin năng lượng mặt trời cho phép robot làm việc từ 10 đến 12 tiếng sau khi được sạc đầy - do đó nếu được thay pin đều đặn, robot sẽ làm việc liên tục cả ngày lẫn đêm.

Tuy nhiên, Christopher Millot cho biết thách thức lớn nhất là trang bị "con mắt" cho robot để nó nhận biết được đâu là nơi cần cắt tỉa. Điều này sẽ dễ dàng hơn vào ban đêm bởi vì ánh sáng từ robot làm nổi rõ cây trồng. Năm 2017, Millot bay đến bang California nước Mỹ - một khu vực sản xuất rượu vang khác nổi tiếng thế giới - để giới thiệu robot của ông.

Vào giữa năm 2017, công ty sản xuất rau xanh Nhật Bản Spread mở "nông trại robot" đầu tiên trên thế giới ở Kyoto để trồng rau xà lách tự động hóa đạt năng suất 30.000 bắp mỗi ngày. "Cánh đồng" trong nhà máy nằm vươn dài ra thay vì mấp mô gợn sóng bởi vì "tại các quốc gia như Nhật Bản, đất trồng nông nghiệp cực kỳ khan hiếm" - theo JJ Price, Giám đốc tiếp thị toàn cầu của Spread.

Mọi công việc sau khi gieo trồng - như là tưới nước, cắt tỉa, thu hoạch - sẽ được máy móc đảm nhận. Các robot sẽ làm mọi công việc - từ trồng lại cây giống con cho đến tưới nước, cắt tỉa cây trồng và thu hoạch. JJ. Price tự tin trong vòng 5 năm nữa nông trại robot sẽ nâng sản lượng rau xanh lên 50.000 bắp/ngày. Biện pháp sử dụng ánh sáng đèn LED cũng giúp tiết kiệm điện một cách hiệu quả.

Những chiếc drone được sử dụng để phun thuốc trừ sâu một cách chính xác.

Nông trại chiếm diện tích 4.400 mét vuông, trồng rau không thuốc trừ sâu và chứa nhiều beta-carotene - một chất chống oxy hóa - hơn bất cứ nông trại thông thường nào khác.

Trong tương lai, Spread có kế hoạch mở rộng phát triển thêm nhiều "nông trại robot" ở khắp Nhật Bản cũng như ở hải ngoại. Price tuyên bố: "Nông trại mới của chúng tôi hứa hẹn trở thành kiểu mẫu cho các nông trại khác. Nhưng, mục tiêu của chúng tôi không nhằm sử dụng robot để thay thế nông dân mà là phát triển một hệ thống mà ở đó con người và máy móc cùng làm việc chung với nhau".

Hệ thống tự động của Spread không chỉ biết trồng rau mà còn kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và mức khí thải CO2 cũng như khử trùng nước và giám sát nguồn ánh sáng.

Mối lo ngại từ đội quân robot tương lai

Tự động hóa giúp giảm bớt giá lao động 50%, JJ Price khẳng định. Và, hệ thống thắp sáng bằng đèn LED cũng được phát triển đặc biệt cho canh tác trong nông nghiệp cũng góp phần làm giảm chi phí cho năng lượng 30%. Thêm vào đó, "vấn đề thời tiết hay khí hậu bên ngoài" không ảnh hưởng gì đến nông trại tự động hóa.

Hơn nữa, rau xanh sản xuất trong những nông trại thẳng đứng giúp tái sử dụng 90% lượng nước và sản xuất thực phẩm tại những địa điểm gần với khu vực tiêu thụ để từ đó kéo giảm thêm chi phí cho vận chuyển và giảm khí thải ra môi trường. Những phi đội drone cũng rất có ích để phát hiện dịch bệnh nơi cây trồng và phụ trách luôn công việc phun thuốc trừ sâu và diệt cỏ.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu cố gắng lập trình để cho máy móc thiết bị tự động hóa cùng phối hợp làm việc một cách hết sức nhịp nhàng trên những cánh đồng. Mặc dù tín hiệu GPS nói chung là mạnh tại những khu vực nông nghiệp song một thách thức khác đáng kể là kết nối Internet và di động cho drone cũng như robot - theo Vito Trianni ở Viện Khoa học Nhận thức và Công nghệ ở Rome (Italia). Đó là lý do mà đội ngũ nhà khoa học của Trianni sử dụng sóng băng thông cực rộng cho phi đội drone của ông để giao tiếp giữa chúng với nhau được thông suốt với kết nối di động 3G hay 4G.

Trong tương lai không xa, những chiếc máy kéo tự hành như thế này sẽ trở nên phổ biến trên mọi cánh đồng.

Dĩ nhiên, công nghệ tự động hóa nông nghiệp chắc chắn sẽ đe dọa việc làm của lao động con người. Từ năm 1950 đến 2010, lực lượng lao động trong nông nghiệp sụt giảm từ 81% xuống 48,2% tại các quốc gia đang phát triển; và từ 35% xuống 4,2% tại các quốc gia phát triển - theo số liệu từ Tổ chức Lao động Quốc tế (ILO) của Liên Hiệp Quốc. Đội quân robot trong tương lai chắc chắn sẽ khiến cho con người thất nghiệp dài dài...

Di An (tổng hợp)

#máy bay không người lái #công nghệ robot