Máy bay không người lái, gia tăng năng suất và giảm giá nông sản

Công nghệ đột phá dựa trên nền tảng số trong nông nghiệp

Giá trị cốt lõi của chuyển đổi số trong nông nghiệp hiện nay là đưa được những giải pháp công nghệ đột phá dựa trên nền công nghệ số đến người sản xuất nhằm tạo ra những sản phẩm có giá trị cao hơn, sản xuất hiệu quả hơn.

Chuyển đổi số trong lĩnh vực nông nghiệp được xác định nhằm tạo dựng môi trường, hệ sinh thái số nông nghiệp làm nền móng, kiến tạo thể chế, thúc đẩy chuyển đổi từ "Sản xuất nông nghiệp" sang "Kinh tế nông nghiệp"; phát triển nền nông nghiệp công nghệ cao theo hướng chú trọng nông nghiệp thông minh, nông nghiệp chính xác, tăng tỷ trọng của nông nghiệp công nghệ số trong nền kinh tế.

Chuyển đổi số giúp kết nối 9 triệu hộ nông dân với các DN chế biến, thương mại gắn với 100 triệu người tiêu dùng trong cả nước, thậm chí cả hàng tỷ người tiêu dùng trên thế giới. Đây là cơ hội để chúng ta thay đổi mô hình sản xuất nhỏ lẻ, kém hiệu quả và thiếu liên kết chuỗi giá trị đã tồn tại của nền nông nghiệp nước ta hàng chục năm qua.

Theo các chuyên gia, năng suất lao động nông nghiệp đã tăng lên đáng kể nhờ quá trình tự động hóa. Điều này đã chuyển đổi một lượng lớn nhân công lao động sang các ngành sản xuất công nghiệp khác. Những tiến bộ khoa học trong hóa học, di truyền học, robot và nhiều ngành khoa học ứng dụng khác đã thúc đẩy sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ nông nghiệp.

Trong tương lai, nhu cầu đối với các sản phẩm nông nghiệp dự kiến sẽ tăng cao, với ước tính dự đoán tổng tiêu dùng nông nghiệp tăng 69% từ năm 2010 đến năm 2050, chủ yếu được thúc đẩy bởi sự gia tăng dân số toàn cầu từ 7 lên 9 tỷ người trong cùng thời kỳ.

Có nhiều phương pháp chuyển đổi số trong canh tác nông nghiệp. Theo các chuyên gia, có thể kể đến như: IoT và cảm biến trên cánh đồng; Học máy và phân tích;Canh tác và robotics; Máy bay không người lái…

Trong đó, IoT đang được nhiều nước trên thế giới ứng dụng hiệu quả để phục vụ các hoạt động theo dõi thông tin, hình ảnh về cây trồng, vật nuôi. Tại Việt Nam, tuy rằng IoT chưa được áp dụng nhiều nhưng đây sẽ là xu hướng mà cuộc cách mạng công nghệ 4.0 mang lại.

Các cảm biến được cài đặt có tính toán, xung quanh các cánh đồng cùng với công nghệ nhận dạng hình ảnh cho phép nông dân xem cây trồng của họ từ mọi nơi trên thế giới. Hệ thống cũng kết nối với các thiết bị được lắp đặt tại cánh động để tự động tưới nước, cung cấp dưỡng chất cho cây trồng theo sự điều khiển của con người. Các cảm biến này gửi cho nông dân thông tin cập nhật theo thời gian thực, do đó có thể thực hiện các thay đổi phù hợp với cây trồng của họ.

Có lẽ một trong những chuyển đổi kỹ thuật số sáng tạo nhất là khả năng sử dụng học máy và các phân tích tiên tiến để khai thác dữ liệu cho các xu hướng. Học máy có thể dự báo đặc điểm và gen nào tốt nhất cho thực tế sản xuất tuỳ theo khí hậu của địa phương đó. Các thuật toán còn cho biết sản phẩm nào sẽ được mua nhiều nhất và sản phẩm nào đang ế ẩm trên thị trường. Điều đó giúp nhà nông chọn lựa sản phẩm canh tác trong hiện tại và tương lai.

Robot và trí tuệ nhân tạo (AI) trong nông nghiệp sẽ cải thiện năng suất và đem lại sản lượng cao và nhanh hơn. Những robot như robot xịt thuốc và làm cỏ được John Deere đầu tư, có thể giảm việc sử dụng hóa chất đến 90% nhờ công nghệ chính xác.

Một số công ty đang thử nghiệm hướng dẫn robot bằng laser và camera để thiết bị này nhận dạng và nhổ cỏ mà không cần sự can thiệp của con người. Các công ty khác đang tạo ra robot trồng cây để tăng thêm hiệu quả so với các phương pháp canh tác truyền thống. Sau cùng, robot được thử nghiệm dùng để thu hoạch trái cây và hạt.

Máy bay không người lái -xu hướng của tương lai

Máy bay không người lái được sử dụng nhiều trong canh tác nông nghiệp ở các nước châu Mỹ và châu Âu. Loại thiết bị công nghệ này thường được sử dụng vào mục đích giáo sát cây trồng, đồng thời cũng có khả năng sản xuất ra hình ảnh 3 chiều để dự báo chất lượng đất, phân tích và mô hình hóa cây trồng.

Mặt khác, máy bay không người lái cũng thường dùng trong việc phun thuốc từ trên cao, với hiệu suất làm việc cao gấp nhiều lần các thiết bị khác.

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 tại Việt Nam được dự báo đến năm 2030, ngành nông nghiệp tất yếu sẽ sử dụng các thiết bị tương tự để gia tăng năng suất và sản lượng nông nghiệp.

Là một nền tảng để thu thập dữ liệu hình ảnh, công nghệ máy bay không người lái đã đưa bản đồ NDVI (Normalized Difference Vegetation Index - NDVI là chỉ số tiêu chuẩn cho phép bạn tạo một ảnh hiển thị độ bao phủ xanh, sinh khối tương đối. Chỉ số này tận dụng độ tương phản về đặc điểm của hai dải sóng từ tập dữ liệu raster đa phổ; độ hấp thu chất diệp lục trong dải sóng đỏ và hệ số phản xạ cao của nguyên liệu thực vật trong dải sóng cận hồng ngoại - NIR) lên một cấp độ chính xác hoàn toàn mới, cho phép theo dõi sức khỏe thực vật và từng bộ phận cụ thể của chúng. Nhờ đó, chúng ta có thể phát hiện sớm sâu bệnh và các yếu tố khác ảnh hưởng đến cây trồng. Việc bón phân, phun thuốc trừ sâu hoặc thuốc diệt cỏ kịp thời có thể giải quyết các vấn đề cho thực vật nhờ đã được lập biểu đồ theo dõi và xác định chính xác trong một khu vực nhất định. Trong các thảm họa thiên nhiên hoặc mùa màng bị tàn phá, các sản phẩm NDVI có thể ước tính chính xác mức độ thiệt hại bằng cách so sánh trạng thái trước và sau thiên tai của thảm thực vật.

Đếm số lượng và kiểm kê đàn động vật chăn nuôi là một ứng dụng khác của chức năng lập biểu đồ và chụp ảnh bằng máy bay không người lái. Các camera hồng ngoại độ phân giải cao sẽ đánh dấu mỗi con vật có một dấu nhiệt riêng biệt, cho phép việc kiểm kê số lượng chính xác hơn các phương pháp truyền thống. Ngoài ra, việc sử dụng camera hồng ngoại có độ phân giải cao tập trung theo dõi một con vật duy nhất giúp đánh giá sức khỏe của nó dựa trên sự so sánh nhiệt độ, cho phép xác định và điều trị nhanh chóng những con bị bệnh.

Phun thuốc cho cây trồng là một ứng dụng khác của công nghệ máy bay không người lái trong nông nghiệp. Vào những năm 1980, lần đầu tiên máy bay trực thăng không người lái được trang bị thiết bị phun thuốc cho các cánh đồng ở Nhật Bản. Máy bay không người lái phun thuốc hiện đại thường có dung tích bình chứa hơn 10 lít thuốc trừ sâu dạng lỏng và tốc độ phun hơn một lít mỗi phút, cho phép chúng bao phủ diện tích 1 hecta trong vòng chưa đầy 10 phút. Tuy nhiên, để sử dụng đầy đủ công nghệ bay không người lái như một nền tảng phun, việc phun phải được ghép nối đồng bộ với khả năng xử lý và phân tích hình ảnh tự động để giải quyết chính xác các khu vực cây trồng bị ảnh hưởng. Cách tiếp cận này sẽ cải thiện liều lượng thuốc ở các khu vực bị sâu bệnh, đồng thời giúp hạn chế việc sử dụng hóa chất.

Nền tảng máy bay không người lái với khả năng lập biểu đồ và hình ảnh cùng nhiều cảm biến khác nhau có thể được sử dụng trong suốt quá trình trồng trọt để thiết lập kế hoạch nuôi trồng tốt hơn và gia tăng năng suất. Công nghệ này có thể đánh giá điều kiện đất, nhờ đó ước tính được sản lượng tiềm năng trước khi bắt đầu một vụ trồng cây.

Lập bản đồ 3D thực tế với độ phủ màu chính xác của đất là ứng dụng quan trọng nhất trong việc đánh giá điều kiện đất - điều này hỗ trợ việc đánh giá chính xác chất lượng đất, độ ẩm và dòng nước. Trong thời kỳ sinh dưỡng, các chuyến bay có thể giám sát cây trồng và quá trình phát triển để lập kế hoạch hoạt động, qua đó phản ứng nhanh chóng với bất kỳ vấn đề phát sinh nào.

Các giá trị chỉ số NDVI hỗ trợ máy bay không người lái giúp xác định thời gian thu hoạch chính xác. Sự kết hợp giữa thông tin thu được từ máy bay không người lái với dữ liệu từ các nguồn khác như dự báo thời tiết, bản đồ đất có thể giúp tinh chỉnh thông tin cuối cùng, cho phép người nông dân tối đa hóa sản lượng.

Ngoài ra, các thiết bị bay tự lái có thể tiếp cận các khu vực khó tiếp cận và xa xôi như ruộng lúa trên đồi hoặc đồn điền cây ăn quả ở các vùng miền núi, đặc biệt là đối với các trang trại có địa hình phức tạp như ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương.

Việc ứng dụng của máy bay không người lái với các cảm biến khác nhau, phần mềm phân tích và xử lý thông minh dựa trên máy học sẽ mở ra những khả năng gần như vô hạn giúp tối đa hóa sản xuất cũng như giảm khối lượng công việc cho người nông dân. Điều này sẽ dẫn đến việc gia tăng năng suất và giảm giá nông sản, cho phép thu hẹp khoảng cách giữa sản xuất nông nghiệp hiện tại và nhu cầu của dân số ngày càng tăng trên thế giới./.

Anh Ngọc