Dzięki tej ścieżce postępu technologicznego transformacji ulega również sektor rolniczy. W ciągu ostatniej dekady mieliśmy do czynienia z rewolucyjnymi zmianami, dzięki którym dzięki zastosowaniu technologii dronów plony wzrosły o 5-10%, a zużycie wody zmniejszyło się nawet o 30%. Wszystkie te postępy pokazują, jak szybko zachodzą zmiany w branży, co otwiera dalsze zmiany w rolnictwie, które pomogą zwiększyć produktywność i zrównoważony rozwój poprzez obrazowanie hiperspektralne (HSI) i głębokie uczenie się.
Ewolucja technologii rolniczej
W XVIII wieku rolnictwo przeszło od siły roboczej do mechanizacji, dalej do zielonej rewolucji XX wieku i obecnego rolnictwa precyzyjnego. Jest to marsz epokowy, którego motorem jest ciągłe wezwanie do wydajności i zrównoważonego rozwoju. Innowacje w nowoczesnym rolnictwie, takie jak HSI, są obecnie łączone z innymi innowacjami w zakresie głębokiego uczenia się. Zmienia to oblicze rolnictwa i zarządzania gruntami, ponieważ obecnie możliwe jest przechwytywanie obrazów w różnych długościach fal, ujawniając elementy końcowe lub czyste sygnatury widmowe.
Dostarcza to ważnych informacji umożliwiających wykrywanie chorób, niedoborów składników odżywczych i wczesne wykrywanie stresu wodnego. Oznacza to, że HSI zapewnił podstawy prawidłowego stosowania pestycydów, optymalnego wykorzystania wody i monitorowania stanu upraw w celu ograniczenia ilości odpadów w sektorze rolnictwa; dlatego w znacznym stopniu przyczynił się do ochrony środowiska.
Głębokie uczenie się w połączeniu z HSI jest rewolucyjne i pomaga sprostać niektórym wyzwaniom w rolnictwie. Algorytmy głębokiego uczenia się mogą przewidywać plony i obecność szkodników i chorób, nawet zanim pojawią się objawy. Technologie te zmieniają obecnie strategie zarządzania uprawami i uprawy z podejścia reaktywnego na podejście proaktywne i predykcyjne. Zatem przyjęcie technologii obrazowania hiperspektralnego (HSI) i głębokiego uczenia się w rolnictwie przynosi ogromne korzyści dla środowiska, które skutkowałyby przejściem na rolnictwo zrównoważone.
Technologie te są ukierunkowane na obszary, w których najczęściej stosuje się wodę, nawozy i pestycydy, zużywając najmniejszą ilość zasobów i powodując najmniejsze zanieczyszczenie środowiska. Ogólny stan systemu poprawia się poprzez wzbogacanie gleby i ograniczenie spływu. Lepsze wczesne wykrywanie stresów i chorób roślin również przyczynia się do utrzymania różnorodności biologicznej; chemikalia nie są stosowane przypadkowo i nie zagrażają w takim przypadku innym gatunkom roślin lub zwierząt występujących w środowisku.
Korzyści dla środowiska i przyszłe implikacje
Umożliwi to zatem rolnikom prawidłowe zarządzanie uprawami i efektywne planowanie produkcji przy wykorzystaniu zasobów, zmniejszając koszty operacyjne. Technologie takie będą promować zrównoważone rolnictwo, sprawią, że praktyki rolnicze będą spójne z zasadami zarządzania środowiskiem i będą je wspierać, a także przyspieszą realizację światowego programu bezpieczeństwa żywnościowego i równowagi ekologicznej.
Zmniejszone użycie środków chemicznych: HSI znacznie zmniejsza ilość stosowanych pestycydów i nawozów, umożliwiając precyzję. Dzięki precyzyjnej identyfikacji porażonych szkodników, obszarów dotkniętych chorobami i niedoborów składników odżywczych rolnicy mogą teraz stosować środki chemiczne tylko tam, gdzie jest to konieczne, zmniejszając w ten sposób ilość spływu i odcieków, które mogą przenosić niebezpieczne substancje do otaczających ekosystemów. Oznacza to, że nakłady są lepiej ukierunkowane, co oszczędza zasoby i powoduje mniejszy ślad ekologiczny rolnictwa.
Ochrona zasobów wodnych: modele głębokiego uczenia się wykorzystujące dane HSI pozwalają na znacznie bardziej rozsądne zużycie wody. Taka precyzyjna technologia dokładnego określenia zapotrzebowania na wodę w różnych częściach pola prowadzi do znacznej redukcji strat, co stanowi ważny krok dla regionów w strefach niedoboru wody i dla całego świata w walce ze zmianą warunków klimatycznych.
Poprawa stanu gleby: HSI z głębokim uczeniem ogranicza nadmierne stosowanie środków chemicznych i nieefektywność nawadniania, pomagając w ten sposób poprawić stan gleby, która zatrzymuje więcej wody, ogranicza erozję i wspiera żywszy ekosystem na gruntach, na których uprawia się rolnictwo, i czyni go zrównoważonym dla środowiska przyszły.
Ochrona różnorodności biologicznej: Szkodniki, które można by powstrzymać poprzez normalne stosowanie pestycydów, mogą się rozwijać i przyczyniać do różnorodności biologicznej obszaru, na którym w związku z tym występują wszystkie pożyteczne owady, ptaki i inne dzikie zwierzęta, które przyczyniają się do zapylania, kontroli innych szkodniki i ogólna ekologia.
Technologie HSI i głębokiego uczenia się mogą szturmem wprowadzić te skalowalne rozwiązania do drobnych rolników na całym świecie. Demokratyzują one rolnictwo precyzyjne dla rolników, umożliwiając im korzystanie z zaawansowanych korzyści analitycznych i wspieranie wzrostu gospodarczego sprzyjającego włączeniu społecznemu dzięki zrównoważonym praktykom rolniczym. Stojąc u progu nowego świtu renesansu rolnictwa, Globalna społeczność rolnicza jest wezwana do złapania fali innowacji.