Lograr eficiencia, rentabilidad y seguridad en agricultura autónoma

La granja autónoma es más realidad que ficción y ha evolucionado y acelerado avances significativos en tecnología.

De Agri-bot a Agricultura 4.0

En 1962, el agricultor holandés Cornelis Sieling inventó el primer tractor autónomo —el Agri-bot. El Agri-bot fue una invención cruda pero efectiva que permitió arar un campo en ambas direcciones sin necesidad de girar. Fue el primer tractor de arado totalmente automático autónomo del mundo —usando una rueda tactil en el surco para navegación. Cornelis no tenía computadora a bordo ni sensores IoT para indicar su posición al final de una hilera. No hacía analítica sobre profundidad de arado o compactación de suelo. Pruebas, análisis e innovación eran todo muy mecánico y hecho vía observación física. En 1962, un agricultor tenía que ensuciarse las manos con la tierra, cultivos y máquinas de las que dependíamos para llevar productos al mercado. Mientras el Agri-bot fue la primera innovación de su tipo, sirvió más como catalizador para transformación de granjas en laboratorios agrícolas y sentó bases para lo que llamamos granja autónoma. Discutiremos desafíos que enfrentamos como sociedad, formas en que agricultura sigue transformándose vía experimentación e innovación para enfrentar estos desafíos, impacto de tal innovación en humanidad, y oportunidades tecnológicas que permiten agricultura más autónoma.

Estimaciones actuales indican que unos 800 millones de personas siguen viviendo en hambre. Para 2050, población mundial será casi 10 mil millones. La industria agrícola necesitará producir 70% más alimentos en masa de tierra agrícolamente rentable decreciente a medida que centros poblacionales se expanden a tierras rurales agrícolas. Complicando, agricultores hoy pueden gastar hasta 40% de su tiempo reparando y preparando equipos. Población de agricultores envejeciente, urbanización creciente, interés decreciente en vida agrícola también aumentan demandas sobre agricultores y familias para trabajar más horas. En Canadá, por ejemplo, se estima que para 2030 habrá crisis laboral relacionada con granjas de 123,000 empleos en parte debido a 25% de agricultores con 65 años o más para 2025. Para enfrentar este desafío hercúleo, es crítico conectar espíritus emprendedores colectivos de agricultores, socios e investigadores —habilitados por tecnología, guiados por imperativos oportunistas verdaderos que traerán la era de Agricultura 4.0 (Ag 4.0).

Ag 4.0, en su núcleo, es el compartir datos por cosas (equipos, sensores, redes de comunicaciones) para mejorar capacidad de esas cosas de entregar eficiencias a través de conexión y colaboración. Ag 4.0 ofrece oportunidad de reducir costes, mejorar eficiencias, reducir desperdicio significativamente, y entregar producto de alta calidad, seguro y saludable de granja a mesa. La creación, recopilación y uso de estos datos puede dar al agricultor insights y oportunidades para vasta innovación y automatización. El uso de IA, arquitecturas para ingesta y procesamiento de datos en tiempo real, y estándares IoT permiten comunicaciones dispositivo-a-dispositivo han influido en rápida evolución y automatización en agricultura. Las granjas de hoy se convierten rápidamente en laboratorios agrícolas de vanguardia, y nuevas tecnologías que requieren poca intervención humana están apareciendo para ayudar a enfrentar estos desafíos.

Tres pilares: Autónomo, Conectado, Coordinado

Ag 4.0 requiere que las cosas sean Autónomas, Conectadas y Coordinadas.

Equipo autónomo tiene capacidad de actuar independientemente en relación a otros equipos, personas, animales, cultivos y otros objetos que compiten con objetivo de trabajo primario del equipo. Equipo autónomo es rico en sensores y cámaras, todos dando feedback a plataforma IA en el equipo o en edge IoT. Es necesario optimizar continuamente complejidades de estos algoritmos de deep learning y mantener sistemas redundantes a bordo/en sensor para entregar resultados optimizados y dar red de seguridad para imprevistos: persona en camino de equipo, fallo de otro equipo en campo o tormenta repentina que fuerce suspensión de actividades.

Plataformas conectadas: el equipo aprovechará sensores a bordo para comunicar externamente y explotar capacidades edge-computing (sensores externos). Tales dispositivos edge analizarán continuamente propiedades ambientales (ej. aire, suelo, agua, ubicación) y darán ese análisis a modelo IA del equipo para asegurar que el equipo permanece (por ej.) dentro de límites de propiedad identificados. También, sensores no necesitan aislarse al campo. Un agricultor puede usar ropa con sensores que da su ubicación precisa y posición relativa a todo equipo para asegurar su seguridad. Mascotas familiares y ganado pueden usar sensores por misma razón. Mientras equipo autónomo no "verá" persona hasta que sea tarde, un vehículo conectado "sabrá" dónde está cualquier equipo o persona con sensores sin importar dónde opere el equipo.

Coordinación: El verdadero salto a granja automatizada será entorno donde equipo coordinará actividades con otro equipo. Una vez conectados, la última ubicación conocida de un equipo será importante si se inhabilita, enviando alerta al agricultor mientras simultáneamente auto-solicita despacho de vehículo de reemplazo y orden de trabajo para reparación a proveedor. Una vez conectados, el tsunami de datos disponibles requerirá plataforma que lo gestione, sintetizándolo y pudiendo contar una historia vía analítica a agricultores, inversores, socios y al propio equipo. Imagina sensores climáticos dando feedback a equipo donde probabilidad de tormenta solo impacta parte de la granja, suspendiendo operaciones en ese campo mientras permite a equipos en otras partes continuar.

La verdadera conectividad ocurrirá cuando tanto equipo autónomo como conectado operen de forma holística. No solo el equipo sabrá dónde está y podrá auto-diagnosticarse y entender dónde está en relación a otras piezas tanto autónomas como conectadas en la granja, sino que tendrá acceso a otra información relevante. Cuando riego se espere encender, equipo podrá salir del área antes de riego, tomar información de sistemas IA que digan dónde se necesita riego adicional, o arado adicional para controlar malezas y plagas. La agricultura también se volverá operación 24x7 durante temporada de crecimiento. Luz diurna y fatiga ya no serán inhibidores de trabajo.

La granja autónoma es más realidad que ficción y ha evolucionado y acelerado avances significativos en tecnología desde Cornelis. Empresas como John Deere han desarrollado y refinado equipo agrícola autónomo desde máquinas guiadas y dirigidas por satélite hasta equipo más totalmente autónomo que puede hacer ajustes automáticos en tiempo real basados en sensores embebidos de aire, suelo y humedad. A medida que desarrollo autónomo de Ag 4.0 madura, innovaciones rendirán nueva evolución hacia Ag 5.0, donde resultados se enfocarán en plataformas conectadas y coordinadas. La granja se está convirtiendo rápidamente en la "app". Esta evolución será hoja de ruta que alinee necesidades globales de consumidores de comida con necesidades de agricultores de eficiencia, rentabilidad, salud y seguridad.