Thật ra, hiện nay câu trả lời không phải là bất kỳ hệ thống hiện đại nào đã được tích hợp mà là bản thân những loại thực phẩm đang được cất bên trong chiếc tủ lạnh kia. Ngành nông nghiệp hiện đại đang ứng dụng những cảm biến thông minh vào hoạt động sản xuất, từ trồng xà lách cho đến sản xuất thịt và thậm chí là bảo vệ những con ong.
Thực phẩm sạch với công nghệ cảm biến
Mặc dù đã xuất hiện từ lâu, song đến nay những công nghệ mạng lưới thiết bị kết nối Internet (Internet of things - IoT) mới tiến những bước đầu tiên vào khai thác thị trường nông nghiệp. Nay, những căn phòng được điều hành hoàn toàn tự động bởi các thiết bị cảm biến đang chăm sóc những luống rau; những chú bò được chăm sóc kỹ lưỡng nhằm tăng năng suất sữa hay từng con ong nhỏ bé được nâng niu bởi những chiếc máy sưởi tự động. Trong sản xuất thực phẩm, sự xuất hiện của IoT trở nên vô cùng hữu ích.
Theo dự đoán được đưa ra trong báo cáo của Beecham Research (BRL) - công ty có trụ sở tại Anh chuyên tư vấn, phân tích và nghiên cứu thị trường công nghệ - thì việc ứng dụng IoT vào nông nghiệp sẽ đẩy năng suất của ngành vào năm 2050 lên 70%. Tuy nhiên, IoT không chỉ mang lại những khoản lợi nhuận tăng thêm từ việc cắt giảm được một số khoản chi và đẩy mạnh năng suất mà những cảm biến được sử dụng trong sản xuất còn có khả năng cải thiện môi trường sống của các loài gia súc và cắt giảm sự tiêu thụ các tài nguyên thiên nhiên, điển hình nhất là nước sạch.
 |
| Loài ong là người bạn thân thiết của nhà nông. |
Thêm vào đó, không như những lĩnh vực khác trong đời sống con người, nơi những ứng dụng công nghệ Internet đang thống trị lâu nay, ở nông nghiệp, chúng ta không phải lo về vấn đề bảo mật thông tin cá nhân. Nói một cách hài hước thì chẳng ai lo ngại rằng những con bò được nuôi trong trang trại của mình sẽ bị kẻ xấu rình rập đánh cắp thông tin. Chính vì vậy, nông nghiệp là một vùng đất ít tiêu cực mà vô vàn những lợi ích to lớn để IoT có thể khai thác.
Mọi người thường nghe ăn rau củ tốt cho sức khỏe và xà lách là loại rau vô cùng phổ biến. Thật ra, xà lách không hẳn là một loại rau có lợi cho tất cả mọi người. Xà lách chứa nhiều kali và điều này biến xà lách trở thành một món ăn không có lợi cho những bệnh nhân đang phải thực hiện thẩm tách máu hay có những vấn đề kinh niên về chức năng thận.
Để làm ra loại xà lách dành cho những bệnh nhân có vấn đề về thận, Fujitsu - tập đoàn công nghệ Nhật Bản - và Microsoft đã hợp tác cùng gieo trồng xà lách công nghệ cao. Điểm sáng khiến dự án này trở nên thú vị và đạt đến thành công chính là cách mà các cảm biến được sử dụng để giúp những loại cây trồng nông nghiệp có thể phát triển nhanh hơn và tốt hơn, tạo ra sản lượng cao không tưởng. Thử nghĩ, nếu họ có thể làm nên điều kỳ diệu với những luống xà lách thì họ sẽ làm được những gì với những vườn nho của ngành công nghiệp sản xuất rượu vang?
Những cảm biến được sử dụng trong canh tác cũng tương tự những gì các bạn thường thấy trong nhà máy sản xuất linh kiện bán dẫn. Thông tin về môi trường trồng trọt như nhiệt độ, độ ẩm, CO2 và độ sáng sẽ được ghi nhận bởi những cảm biến rồi gửi đến dịch vụ điện toán đám mây Azure của Microsoft, nơi chúng được phân tích và từ đó đưa ra những khuyến nghị về cách chăm sóc thích hợp.
Enrique Andaluz, Giám đốc phát triển chiến lược kinh doanh toàn cầu của Microsoft cho biết: “Để giảm lượng kali tại nhà, bạn thường phải nấu chín rau củ để làm biến đổi thành phần hóa học bên trong chúng. Fujitsu nay đã có thể sản xuất rau xà lách tươi với lượng kali ít hơn 80% so với rau xà lách được trồng bằng phương pháp thông thường”.
Suy cho cùng, ai lại muốn làm chín xà lách cơ chứ. Như vậy, để có thể ăn xà lách sống cứng giòn đầy ngon miệng mà không phải lo về lượng kali bên trong chúng nữa, chúng ta đều nhờ cả vào IoT vậy.
Chăn nuôi bò công nghệ cao
Tương tự như rau xà lách, việc chăn nuôi những con bò công nghệ cao là hàng dài những câu chuyện thú vị có liên quan đến công nghệ IoT hiện đại. Theo dự án được điều hành bởi tiến sĩ Jonathan Amory tại Cao đẳng Writtle (Anh), các cảm biến sẽ theo dõi những con bò sữa nhằm phát hiện sớm bệnh tật, từ đó thiết lập nên một hệ thống cảnh báo bệnh sớm giúp người chăn nuôi có cách chữa trị ngay từ đầu, tránh gây mệt mỏi cho con vật và cải thiện năng suất sữa.
Theo các nhà nghiên cứu, chỉ riêng ngành công nghiệp sản xuất sữa tại Anh, ước tính mỗi năm những khiếm khuyết của cơ thể con vật và các loại bệnh tật, chẳng hạn như chứng viêm vú trên bò sữa, gây tổn thất lên đến 100 triệu euro. Zoe Barker, trợ lý nghiên cứu sau tiến sĩ và là người thực hiện dự án, cho biết: “Rất nhiều bệnh tật khó phát hiện và mất thời gian để giám sát kỹ lưỡng nên việc có một công cụ có khả năng chỉ ra sớm những con bò có nguy cơ mắc bệnh và đưa ra phương pháp chữa trị kịp thời là vô cùng hữu ích”.
Đến nay, Zoe Barker đã rất dày dạn kinh nghiệm trong lĩnh vực này và cũng trở thành một chuyên gia trong việc gắn cảm biến cho bò. Lần này, Barker cho biết những con bò sẽ không còn mang những chiếc lục lạc đáng yêu như trước mà thay vào đó là những chiếc vòng cổ có cảm biến định vị, bao gồm một gia tốc kế và từ kế. Chiếc vòng cổ này sẽ nằm vừa vặn trên cổ của hàng trăm con bò trong 6 tháng với những cảm biến liên tục gửi thông tin về vị trí cứ 10 giây một và từ đó đưa ra những báo cáo với hàng nghìn hàng dữ liệu thông tin mỗi ngày.
 |
| Mạng lưới thiết bị kết nối internet (internet of things - IoT) mang lại giải pháp tối ưu cho ngành nông nghiệp. |
Vậy tại sao vị trí của chúng lại trở nên quan trọng đến như vậy? Đơn giản mà nói, một con bò mà suốt ngày chỉ nằm tách biệt với bầy đàn sẽ rất có khả năng đang bị bệnh. Barker cho biết: “Chúng tôi cảm thấy thông tin về vị trí đóng vai trò rất quan trọng để chúng ta có thể hiểu được không chỉ hành vi của từng cá thể mà còn hành vi xã hội của chúng”.
Để thiết kế ra hệ thống này, các nhà nghiên cứu phải dựa trên hệ thống định vị được sử dụng cho lính cứu hỏa hay những chiếc xe goòng hoạt động trong hầm mỏ. Tuy nhiên, để ứng dụng cho những con thú lớn như bò sữa trong trang trại thì lại hoàn toàn khác.
Barker chia sẻ: “Một khi phân loại được những nhóm kích cỡ vòng cổ một cách phù hợp nhất, chúng tôi sẽ giảm thiểu được số vòng cổ bị bò đánh rơi trong chuồng. Một vấn đề quan trọng khác là bò thường xé rách những chiếc hộp nơi chúng tôi chứa pin và xé luôn cả thiết bị cảm biến ra khỏi vòng cổ khiến chúng thất lạc đâu đó trong chuồng.
Ngoài những trở ngại từ bản thân con vật ra, những chuồng trại hiện đại được xây dựng với số lượng lớn kim loại đã ảnh hưởng đến tính chính xác do khả năng làm nhiễu sóng của kim loại”.
Xử lý bằng thuật toán
Sau khi hàng đống thông tin từ những cảm biến được gửi về hệ thống, việc mà chúng ta cần làm là phân tích chúng. Các nhà toán học sẽ viết ra những thuật toán để chuyển những thông tin thu được thành thông tin chi tiết về những con vật trong trang trại. Càng phát hiện tình trạng sức khỏe bất ổn nhanh chừng nào thì sẽ càng dễ chữa trị, tránh đau đớn cho con vật, thời gian phục hồi nhanh hơn và nguy cơ tái phát bệnh cũng thấp hơn.
Zoe Barker đã hoàn thành được một nửa báo cáo về dự án của mình, dù vẫn còn trên giấy nhưng dự án này hy vọng sẽ mang lại một hệ thống hữu dụng trong phát hiện bệnh cho bò. Tuy nhiên, những con bò trong dự án của Zoe Barker không phải là những cá thể duy nhất được thụ hưởng hệ thống theo dõi hiện đại này. Tập đoàn Fujitsu, ngoài hệ thống cảm biến sử dụng cho việc trồng trọt rau xà lách, đã cho ra đời thiết bị theo dõi bước chân của gia súc.
Enrique Andaluz của Microsoft cho biết: “Bằng cách sử dụng thiết bị đếm bước chân của bò đực và bò cái, các nông dân có thể ước lượng được thời gian tốt nhất để cho bò giao phối cũng như biết được những con vật của mình có đang ở trong trạng thái tốt nhất hay không. Điển hình, hiện giờ chúng tôi có thể biết được khi nào bò cái cảm thấy khỏe khoắn, bởi chúng sẽ đi xa hơn, với nhịp bước chân nhanh hơn. Bằng cách phân tích dữ liệu từ máy đếm bước chân, việc chọn thời điểm thích hợp để phối giống nhằm tăng tỷ lệ thụ thai đã trở nên dễ dàng hơn”.
Hệ thống thông minh này đã không chỉ khiến công việc chăn nuôi của nông dân trở nên nhẹ nhàng và dễ dàng hơn mà còn giúp nâng cao năng suất một cách đáng kể. Andaluz chia sẻ: “Hệ thống này đã góp phần làm gia tăng năng suất lên đến 50% cũng như loại bỏ nguy cơ lây nhiễm bệnh trong đàn do khả năng chẩn đoán bệnh nhanh chóng”.
Tuy nhiên, nói đến nông nghiệp, không thể không nói đến vai trò to lớn của loài ong. Nếu không có sự xuất hiện của ong thì cả ngành nông nghiệp sẽ chịu số phận vô cùng bi đát và theo đó là vô vàn rắc rối to lớn về lương thực. Không có ong để thụ phấn thì những cánh đồng sẽ không thể phát triển và mặc cho những con bò có được chăm sóc bằng hệ thống IoT hiện đại đi chăng nữa thì cũng sẽ chẳng thể sống nổi vì thiếu lương thực. Tuy nhiên, số lượng của loài ong đang ngày càng giảm mạnh không rõ nguyên do.
 |
| Bò được đeo vòng cổ có gắn cảm biến. |
Một nguyên nhân được đưa ra để giải thích cho sự rối loạn suy giảm bầy đàn (CCD) ở ong này chính là mối ong. Để giải quyết tình trạng này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Minesota (Mỹ) và Công ty Eltopia đã có một giải pháp giúp đẩy mạnh số lượng bầy đàn của ong mà vẫn đảm bảo an toàn cho bản thân loài ong và cả tổ của chúng.
Will McHugh, Giám đốc điều hành của Eltopia, đã bắt đầu những thử nghiệm của mình ở trang trại trồng anh đào của gia đình với giống ong địa phương. Trong quá trình thực hiện thử nghiệm, người trông vườn phát hiện một loại mối bám trên thân ong và rất nhạy cảm với hơi nóng. Mặc dù ở nhiệt độ có thể giết chết mối ong thì bản thân những con ong sẽ không bị ảnh hưởng gì nhưng tổ ong lại có nguy cơ bị tan chảy. Chính vì thế, MacHugh và các đồng nghiệp đã phát triển một phương pháp sử dụng những bảng mạch được in lên tổ ong bằng kỹ thuật in lụa giúp làm nóng một số vùng nhất định trong tổ ong ngay từ bên trong.
Aaron Seelye, đồng sáng lập Công ty Eltopia, cho biết: “Mực in được dùng là loại đặc biệt có thể đồng thời đóng vai trò như một cảm biến nhiệt và thiết bị sưởi”. Khi phát hiện ra những ấu trùng ong trong tổ, ong thợ sẽ phủ lên chúng một lớp sáp để bảo vệ. Lúc này, nhiệt độ của những ấu trùng này đã ổn định và đó cũng chính là thời điểm công nghệ MiteNot của Eltopia bắt đầu thực hiện vai trò của mình.
Các cảm biến sẽ phát hiện ra những điểm có nhiệt độ ổn định này và bắt đầu tỏa nhiệt giết chết mối ong mà không làm hại gì đến ấu trùng. Bên cạnh tiêu diệt mối ong, hệ thống này cũng có khả năng thu thập dữ liệu bằng các cảm biến âm thanh, cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm.
Tuy vậy, dù đã mang lại nhiều kết quả khả quan nhưng MacHugh vẫn cho rằng mọi thứ chỉ mới là bước khởi đầu và chưa thể khẳng định rằng hệ thống MiteNot của Eltopia sẽ giải quyết triệt để được vấn đề rối loạn suy giảm bầy đàn ở ong. Bởi hệ thống chỉ mới được sử dụng gần đây và cũng không chắc chắn được mối ong là nguyên nhân cho mọi cái chết hàng loạt của ong.
Song, có thể nói công nghệ mà Eltopia mang lại đã phần nào thay đổi cách con người tiêu diệt các loài gây hại trong ngành nông nghiệp. Mặc dù thuốc trừ sâu được chế tạo ra là có mục đích rõ ràng nhưng mọi người vẫn có lý của mình để cảm thấy không thiện cảm khi thức ăn của mình có chứa hóa chất độc hại.
Chính vì vậy, có thể đến một lúc nào đó, với sự phát triển của những hệ thống hoàn toàn không gây hại tương tự như MiteNot, chúng ta chợt nhận ra rằng ngành nông nghiệp chẳng cần dùng đến thuốc trừ sâu nữa.
