Nông nghiệp thông minh của Nhật Bản dựa vào trí tuệ nhân tạo, máy bay không người lái

Nông nghiệp và ngư nghiệp là hai ngành mà con người phải làm việc gắn liền với môi trường tự nhiên, không có cách nào kiểm soát được và đều là những ngành sản xuất chính nên sử dụng nhiều lao động chân tay, dẫn đến các vấn đề như thiếu hụt lao động, già hóa dân số… Nhiều nước trên thế giới, trong đó có Nhật Bản đang nỗ lực giải quyết những vấn đề này bằng cách sử dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT), máy bay không người lái (drone)…

Dùng drone để chụp ảnh trên cánh đồng, cung cấp thông tin chi tiết về số lượng rau quả, kích thước và mức độ phát triển của chúng. Ảnh: Niponica.

Drone chụp ảnh

Drone chụp ảnh cánh đồng, cho ra hình ảnh có độ phân giải cao, thậm chí có thể đếm chính xác số lượng trái cây hoặc rau trên một cánh đồng cũng như xác định kích thước và mức độ phát triển của chúng.

Hình ảnh có độ phân giải cao cũng cho phép AI phát hiện màu sắc của lá và phát hiện bất kỳ loại cỏ dại nào có thể đã bắt đầu phát triển. Điều này cho phép nông dân kịp thời phát hiện và khắc phục các vấn đề như sâu hại, cỏ dại, bệnh dịch…, giúp duy trì sức khỏe cây trồng hiệu quả hơn.

Càng nhiều nông dân sử dụng các dịch vụ này thì họ càng tích lũy được nhiều dữ liệu, cho phép họ so sánh tình trạng cánh đồng hiện nay với những năm trước. Việc quản lý đất nông nghiệp và hoa màu giờ đây có thể được thực hiện bằng máy tính thay vì dựa vào kinh nghiệm và trực giác.

Công nghệ AI phân tích màu lá “IROHA” có thể xác nhận các chi tiết có độ phân giải chỉ 1 mm. Ảnh: SkymatiX.

Robot thu hoạch

Một số công ty Nhật Bản đã phát triển robot giá cả phải chăng dùng để thu hoạch nông sản thay cho lao động thủ công của con người hoặc máy thu hoạch thông thường.

Ví dụ, một công ty sản xuất một thiết bị treo trên đường ray trong nhà kính và có khả năng thu hoạch ớt chuông, dưa chuột và nhiều loại rau quả khác. Thiết bị không gặp bất kỳ vấn đề nào với địa hình gồ ghề hoặc chướng ngại vật nên có thể thu hoạch một cách đáng tin cậy và hiệu quả.

Đó là một loại robot đơn giản chỉ có các tính năng cần thiết, là giải pháp thay thế rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn so với máy thu hoạch thông thường.

Ngoài việc thu hoạch, robot có thể được trang bị camera nhằm thu thập hình ảnh để phân tích, cho phép nông dân theo dõi tình trạng cây trồng của họ. Chiếc máy này cho phép nông dân thu hoạch vào thời điểm phù hợp nhất, đạt được sản lượng lớn hơn bình thường. Máy cũng giúp giải quyết tình trạng thiếu lao động và có thể giúp giảm chi phí nhân công.

Robot di chuyển xung quanh nhà kính để thu hoạch rau quả như ớt chuông, dưa chuột, cà chua… Ảnh: Agrist.

IoT giảm chi phí nuôi cá trên cạn

Ngành thủy sản Nhật Bản cũng có các công ty khởi nghiệp công nghệ cao của riêng mình, trong đó có một công ty được thành lập tại Đại học Kyoto và Đại học Kindai. Sau khi nghiên cứu sâu rộng, họ đã thành công trong việc tăng phần ăn được của cá tráp biển đỏ lên 20% trong khi sử dụng thức ăn ít hơn 20%.

​Công ty đang nghiên cứu ứng dụng thực tế trong việc nuôi trong các trang trại trên đất liền. Có thể sử dụng AI và IoT để tự động theo dõi những thay đổi trong quá trình phát triển của cá, nhiệt độ nước, nồng độ ôxy… và điều chỉnh môi trường phù hợp, thậm chí tự động hóa các quy trình như cho cá ăn, làm sạch bể…

Cá tráp biển đỏ nuôi bằng công nghệ cao có nhiều thịt hơn (ảnh trên) và cá tráp biển đỏ nuôi thông thường (ảnh dưới). Ảnh: Regional Fish Institute.

Công ty thậm chí còn có ý định phát triển một thiết bị tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng công nghệ lọc và thiết kế bể thông minh để tạo ra một hệ thống duy trì môi trường lý tưởng cho cá một cách tự nhiên.

Hệ thống nuôi trồng thủy sản trên đất liền có chi phí thấp này đã thu hút sự quan tâm của nông dân trong và ngoài Nhật Bản nhờ khả năng cung cấp nguồn cá ổn định, tin cậy với giá cả tương đối phải chăng, ngay cả ở những khu vực có khả năng tiếp cận hạn chế với biển hoặc sông.

Nghiên cứu phát triển các hệ thống được tối ưu hóa cho nuôi cá trên đất liền. Ảnh: Regional Fish Institute.

Máy cho ăn thông minh

Các trang trại nuôi cá biển gặp nhiều vấn đề với áp lực từ giá thức ăn tăng vọt, tình trạng thiếu lao động, cũng như ô nhiễm biển do thức ăn dư thừa thoát vào hệ sinh thái. Một công ty khởi nghiệp trong ngành thủy sản đã phát triển máy cho ăn thông minh được trang bị AI để giải quyết những vấn đề này.

Hệ thống cho ăn thông minh có camera, ứng dụng AI và chạy bằng năng lượng mặt trời. ​Hệ thống này có thể xác định ba mức độ đói của cá dựa trên cách chúng bơi và sẽ giảm lượng thức ăn cung cấp cho cá khi AI xác định rằng chúng không đói.

Ứng dụng AI xác định khi nào cá đói dựa vào cách chúng bơi.

Cá cũng có thể được cho ăn từ xa bằng video thời gian thực trên điện thoại thông minh hoặc thiết bị khác. Điều này giúp giảm tần suất nông dân phải đến thăm bể chứa, tăng hiệu quả chăn nuôi.

Trên hết, hệ thống còn giảm chi phí nuôi cá bằng cách giảm lượng thức ăn lãng phí cũng như ngăn ngừa ô nhiễm do thức ăn dư thừa. Ví dụ, giảm được 20% lượng thức ăn sử dụng để nuôi cá tráp biển đỏ, đồng thời giảm thời gian nuôi từ một năm xuống chỉ còn 10 tháng.

Hệ thống cho ăn thông minh cũng có thể làm giảm lượng khí nhà kính do thức ăn thừa tạo ra khoảng 20% so với máy cho ăn tự động thông thường.

Hệ thống “UMITRON CELL” cung cấp cho cá lượng thức ăn phù hợp vào đúng thời điểm nhờ camera và AI.