Robot và AI: Trung tâm của nông nghiệp chính xác

Một ngày nào đó, trên khắp các trang trại ở Trung Tây Hoa Kỳ sẽ ngập tràn những con robot đủ mọi kích cỡ đang làm việc. “Robot sẽ chạy dưới những tán lá của các loài cây ăn trái, chúng nhổ cỏ, trồng cây, chẩn đoán bệnh cây trồng và thu thập dữ liệu giúp nông dân tối ưu hoá năng suất trang trại”, ông Girish Chowdhary hình dung.

Chowdhary là nhà khoa học tại Đại học Illinois, chuyên nghiên cứu về ngô - một trong những cây trồng độc canh có năng suất cao nhất trên thế giới. Tại Hoa Kỳ, ngành công nghiệp ngô được định giá 82,6 tỷ USD vào năm 2021, nhưng cũng giống như hầu hết các phân khúc khác của nền kinh tế nông nghiệp, người nông dân phải đối mặt với các khó khăn khi thời tiết thay đổi, suy thoái môi trường, thiếu nhân công trầm trọng và các loại chi phí như thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu và hạt giống gia tăng.

Hoạt động canh tác thông thường cũng không thể đáp ứng nổi nhu cầu thị trường - đặc biệt trong bối cảnh dân số tăng cao. Lúc này, nông nghiệp chính xác đã xuất hiện, mở ra cơ hội giúp người nông dân giảm thiểu chi phí đầu vào, công sức, cũng như những vấn đề môi trường đi kèm. Nhiều chuyên gia cho rằng người máy và trí tuệ nhân tạo sẽ là giải pháp cho tất cả những vấn đề mà người nông dân đang phải đối mặt: công nghệ không chỉ hỗ trợ các phương thức canh tác hiện có mà còn giúp loại bỏ máy kéo, đất, ánh sáng mặt trời, ảnh hưởng của thời tiết.

Theo định nghĩa của Hiệp hội Nông nghiệp Chính xác Quốc tế, nông nghiệp chính xác “là một chiến lược quản lý thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu thời gian, không gian cũng như các dữ liệu riêng lẻ khác. Những dữ liệu này - kết hợp với các thông tin khác - sẽ hỗ trợ người nông dân, doanh nghiệp trong việc ra quyết định quản lý nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng tài nguyên, năng suất, chất lượng, lợi nhuận và tính bền vững của sản xuất nông nghiệp”.

Nhưng những điều mà nông nghiệp chính xác hứa hẹn cũng có thể chỉ là điều viển vông, bởi hầu hết các hệ thống vẫn chưa được tung ra thị trường, các nhà khoa học chưa chốt được giá bán, và cũng có rất ít dữ liệu thực tế chứng minh rằng chúng đang hoạt động hiệu quả.

“Mọi người cứ nói về việc nông nghiệp chính xác sẽ tạo ra ảnh hưởng lớn thế nào, nhưng cho đến nay chúng ta vẫn chưa có dữ liệu để đánh giá”, Emily Duncan, nhà nghiên cứu tại Khoa Địa lý, Môi trường và Địa lý tại Đại học Guelph, cho biết, “Thêm vào đó, nông nghiệp chính xác nhìn chung chưa chắc đã giúp chúng ta sử dụng ít nguyên liệu đầu vào hơn”.

Mặc dù vậy, Chowdhary, nhà đồng sáng lập và là giám đốc kỹ thuật của Earthsense, công ty sản xuất những con robot có kích thước ngang với chó săn thỏ, hy vọng rằng robot của ông sẽ khơi gợi những người nông dân suy nghĩ về việc kinh doanh nông nghiệp theo một cách hoàn toàn mới. Hiện tại, ông nói, hầu hết người nông dân chỉ chăm chăm vào cải thiện năng suất, họ định nghĩa thành công là trồng được nhiều rau củ nhất có thể trên cùng một diện tích đất. Kết quả là nền nông nghiệp chìm trong hóa chất, cây cối được chăm sóc bởi hệ thống máy móc khổng lồ và đắt đỏ. Với những robot mới do công ty tạo ra, Chowdhary đã nhìn thấy một tương lai tích cực hơn - các trang trại nhỏ phát triển hòa hợp với thiên nhiên, bạt ngàn các loại cây trồng có giá trị cao và người nông dân ít phải sử dụng hóa chất.

“Chúng tôi muốn hỗ trợ người nông dân tập trung nhiều hơn vào lợi nhuận thay vì chỉ tập trung vào sản lượng”, Chowdhary viết trong một email gửi đến tờ Undark. “Các công cụ quản lý góp phần giảm thiểu chi phí phân bón và thuốc diệt cỏ, cải thiện chất lượng đất và duy trì năng suất, từ đó mang lại nhiều lợi nhuận hơn thông qua các kỹ thuật trồng bền vững”.

Robot của Chowdhary có thể giúp nông dân cắt giảm chi phí bằng cách nhổ cỏ dại - chúng cạnh tranh ánh sáng, nước, dinh dưỡng… với ngô. Trong nhiều thế kỷ, người nông dân thường loại bỏ cỏ dại bằng cuốc và máy cày. Sang giai đoạn Chiến tranh Thế giới thứ hai, ngành công nghiệp hóa chất hiện đại nhanh chóng phát triển, người nông dân đã dùng những loại thuốc diệt cỏ để trị tận gốc cỏ dại, khiến mặt đất bên dưới các loại cây trồng như ngô trơ trụi một cách bất thường. Năng suất cây trồng tăng cao, mở ra cuộc cách mạng hóa nền kinh tế trang trại.

Tuy nhiên, như một lẽ tất yếu, cỏ dại đã phát triển và có khả năng kháng thuốc diệt cỏ. Để bù đắp, các nhà cung cấp tạo ra loại thuốc diệt cỏ độc hại hơn, ngày càng đắt tiền, và phát triển hạt giống biến đổi gene để có khả năng kháng hóa chất. Cuộc “chạy đua vũ trang” nông nghiệp đó khiến nông dân phải đối diện với đủ mọi chi phí, và đáng nguy hơn cả là đe dọa nguồn nước quý giá.

Baskar Ganapathysubramanian thuộc Viện Trí tuệ Nhân tạo về Nông nghiệp Phục hồi của Đại học Bang Iowa bày tỏ cái nhìn lạc quan về tương lai. Theo anh, “nhà nông rất nhạy bén, nếu một đề xuất có thể mang đến hiệu quả kinh tế, họ sẽ chọn nó”.

Những con số tăng trưởng cho thấy nông dân đang tích cực đón nhận công nghệ tiên tiến. Vào năm 2020, nông dân đã chi gần 25 tỷ USD cho máy kéo và các thiết bị nông nghiệp khác. Công ty nghiên cứu toàn cầu MarketsandMarkets ước tính chi tiêu cho robot nông nghiệp sẽ tăng từ gần 5 tỷ USD vào năm 2021 lên gần 12 tỷ USD vào năm 2026. Đáng chú ý, giai đoạn quý 3 năm 2021 đã ghi nhận ​​số tiền đầu tư mạo hiểm kỷ lục vào các công ty khởi nghiệp công nghệ nông nghiệp: hơn 4 tỷ USD.

Những chiếc máy kéo trên các cánh đồng màu mỡ còn có phần tiên tiến hơn cả các loại ô tô đời mới. Chúng là những cỗ xe tự hành được lắp đặt GPS, men theo một lộ trình có sẵn, người nông dân chỉ cần ngồi trong căn phòng máy lạnh và theo dõi chúng qua màn hình video.

Vào mùa thu, máy móc thu hoạch tự hành cũng di chuyển theo cùng cung đường, đánh giá và ghi lại năng suất của mỗi mét vuông ruộng. Người nông dân có thể sử dụng dữ liệu đó để tính toán lượng hạt giống sẽ gieo trồng cho vụ mùa tới, xác định số lượng phân bón với từng loại cây trong mỗi khu vực đất để đạt được sản lượng cao nhất và xác định những phần đất nhỏ không đủ tiềm năng để sinh lời.

Công ty John Deere đang phát hành giới hạn chiếc máy kéo hoàn toàn tự động đầu tiên của mình trong năm nay, họ dự kiến sẽ ra bản cải tiến vào năm 2023. Không giống như những con robot có kích thước nhỏ mà Chowdhary phát triển, máy kéo Model 8R thế hệ mới của công ty nặng 14 tấn. Nó hoàn toàn phù hợp với mô hình kinh doanh nông nghiệp hiện có, nhưng các chuyên gia cho rằng công ty không nên liên tục tung ra thị trưởng những mẫu mới trong thời gian ngắn như vậy; bởi lẽ thiết bị nông nghiệp có tuổi thọ rất cao, máy kéo hiện đại có thể hoạt động trong 4.000 giờ, và nếu được bảo dưỡng tốt, thời gian sử dụng có thể lên đến 10.000 giờ - khoảng 25 năm.

Không chỉ với cây trồng, robot cũng đang bộc lộ những tiềm năng của mình trong ngành chăn nuôi bò sữa. Robert Hagevoort, một chuyên gia về chăn nuôi bò sữa và là giáo sư tại Đại học Bang New Mexico, bò cần được vắt sữa hai lần một ngày, nhưng người trẻ không tha thiết với công việc nhàm chán này. Tình trạng thiếu hụt lao động đang góp phần làm giảm số lượng trang trại chăn nuôi bò sữa.

Robot trở thành cứu tinh đối với một số nông dân chăn nuôi bò sữa, thậm chí là những trang trại quy mô lớn. Christopher Wolf, giáo sư kinh tế nông nghiệp tại Đại học Cornell, lớn lên ở Wisconsin vào thời điểm một trang trại gia đình có thể chăm sóc khoảng 150 con bò. Giờ đây, việc áp dụng robot vào ngành chăn nuôi bò sữa sẽ tạo ra tiềm năng kinh tế lớn. Một máy vắt sữa robot duy nhất có thể chăm sóc hơn 60 con bò, và máy vắt sữa thứ hai rẻ hơn máy thứ nhất, máy vắt sữa thứ ba lại tiếp tục rẻ hơn máy thứ hai. Trong các cơ sở tiên tiến, hàng chục chiếc máy vắt sữa có thể làm việc liên tục dưới sự quản lý của một số kỹ thuật viên - họ hầu như không phải tiếp xúc trực tiếp với bò. “Tôi biết có những người nông dân chăn bò đã không có một kỳ nghỉ nào trong suốt 20 năm”, Wolf nói, “nếu triển khai những công nghệ này, họ có thể sẽ được nghỉ ngơi”.

George Kantor, giáo sư tại Viện Người máy thuộc Đại học Carnegie Mellon, tin rằng thế giới đang đón nhận làn sóng xe tự hành và làn sóng cải tiến nông nghiệp, nhưng rồi nó sẽ thoái trào. “Tựa như thủy triều - những con sóng dạt vào bãi biển, rồi rút đi, chỉ một, hai công nghệ hữu ích là còn ở lại”, ông ví von. Người nông dân sẽ là những người quyết định bức tranh tương lai của nền nông nghiệp.

Theo Undark