Ứng dụng AI để nâng cao chuỗi giá trị cây thanh long tại Đài Loan

Giải quyết tình trạng cung vượt cầu để nông sản không còn cảnh "được mùa, mất giá"

Sản xuất nông nghiệp thường xuyên phải đối mặt với thiên tai, dịch bệnh, dẫn tới mất cân đối cung cầu. Đây cũng là thách thức lớn nhất đối với ngành nông nghiệp nói chung và người nông dân nói riêng trong nhiều năm qua. Ứng dụng công nghệ vào sản xuất nông nghiệp đã và đang giúp người nông dân đảm bảo ổn định năng suất và chất lượng hoa màu và cây ăn quả.

Tuy nhiên, tình trạng "được mùa, mất giá" liên tục xảy ra trong nông nghiệp... khiến một số lượng lớn rau, củ quả hỏng trên đồng ruộng, gây thiệt hại lớn cho người nông dân.

Nếu các loại cây nông nghiệp, nhất là cây ăn trái theo mùa, có thể thu hoạch ổn định quanh năm thì vào mùa cao điểm, thu nhập từ các loại cây trồng ước tính cao gấp 2 đến 4 lần. Điều này không chỉ có lợi cho xuất khẩu mà còn đảm bảo nguồn cung thị trường nội địa ổn định và cân đối tốt giữa sản xuất và kinh doanh cây trồng. Tuy nhiên, trình độ kỹ thuật cao trong sản xuất nông nghiệp mùa đông cùng với việc thiếu lao động đã dẫn đến sản lượng nông nghiệp trái vụ không đủ cung cấp nếu chỉ sử dụng các phương thức canh tác truyền thống.

Trong khi đó, nông nghiệp có vai trò quan trọng đối với nền kinh tế Đài Loan. Từ xưa, Đài Loan đã được mệnh danh là "vương quốc trái cây", nơi có nhiều loại hoa quả tươi ngon quanh năm. Tuy nhiên, các khu vực canh tác của Đài Loan bị hạn chế và phân tán, gây khó khăn trong việc cạnh tranh với các trang trại ở nước ngoài có diện tích canh tác quy mô lớn.

Vì thế, Chính phủ Đài Loan đã kết hợp lợi thế của Đài Loan về trồng trọt với công nghệ ICT bằng cách ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để chuyển đổi các trang trại của Đài Loan thành theo hướng sản xuất tiêu chuẩn hóa và kinh doanh nông sản cạnh tranh trên thị trường toàn cầu.

Thành lập trang trại số tiên tiến nhất ở châu Á với công nghệ trí tuệ nhân tạo vạn vật (AIoT)

Thanh long là một ví dụ điển hình với tổng diện tích trang trại thanh long ở Đài Loan hiện vượt hơn 3.000 ha. Tuy nhiên, sản lượng thanh long của Đài Loan thấp hơn nhiều so với Trung Quốc và Việt Nam. Ngoài ra, do nhập khẩu thanh long cũng gia tăng theo từng năm nên giá thanh long đã bị ảnh hưởng đáng kể trong vụ hè với xấp xỉ 30 đài tệ (1,1 USD)/kg, tức là không đủ bù chi phí.

Để giải quyết vấn đề này cho nông dân trồng thanh long, Cục Phát triển Công nghiệp (IDB) thuộc Bộ Kinh tế Đài Loan (MOEA) đã hợp tác với chính quyền quận Pingtung và công ty Đài Loan U- Sync Internet Service để thiết lập thí điểm một cánh đồng thông minh tại Dragon Digital Farm Co., trang trại thanh long lớn nhất của Đài Loan. Pingtung là khu vực sản xuất thanh long chính của Đài Loan, chiếm 1/4 diện tích trồng thanh long.

Xây dựng mô hình bản sao số cho cây thanh long

U-Sync cung cấp các cảm biến IoT chi phí thấp với thẻ SIM tích hợp và sử dụng năng lượng mặt trời với mức phí hàng tháng hợp lý. Người nông dân có thể dễ dàng điều chỉnh vị trí của các cảm biến dựa trên nhu cầu của trang trại của họ. Điều này cho phép nông dân theo dõi thông tin môi trường của các trang trại trong thời gian thực. Nếu có bất thường sẽ có cảnh báo nhắc nhở người nông dân xử lý ngay.

Nhờ vậy, nông dân không cần mất 2 giờ đồng hồ để tuần tra đồng ruộng mỗi đêm, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý trang trại. Ngoài ra, họ cũng sử dụng dữ liệu để xác định thời điểm gieo tốt nhất trong mùa đông và bằng cách tích hợp với hệ thống nhật ký trồng trọt của Ủy ban Nông nghiệp Đài Loan để thiết lập mô hình bản sao số cho cây thanh long. Điều này cho phép nông dân chưa có kinh nghiệm gieo vụ đông có thể thực hiện theo hướng dẫn của mô hình bản sao số để trồng thanh long với năng suất và chất lượng ổn định

Ứng dụng AI để kiểm soát ánh sáng, lựa chọn nụ hoa và phân loại trái cây

Để đảm bảo thu hoạch thanh long đúng tiến độ, một cảm biến mạng LoRa và trạm gốc được lắp đặt trong các trang trại để thu thập dữ liệu trang trại hàng ngày, bao gồm không khí, nhiệt độ và độ ẩm của đất, và độ rọi, v.v. Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ AI còn giúp nông dân tính toán thời gian chiếu sáng bổ sung cho thanh long trong mùa đông ở Đài Loan.

Để ước tính chính xác năng suất và chất lượng thanh long, phải loại bỏ những nụ hoa không phù hợp nhằm đảm bảo kích thước các nụ hoa tương tự nhau. Bằng cách sử dụng kính thông minh thực tế tăng cường (AR) kết hợp công nghệ AI, nông dân có thể xác định các nụ hoa và tính toán kích thước của mỗi nụ hoa với tỷ lệ chính xác lên đến 90%.

Cuối cùng, trong quá trình thu hoạch, nông dân có thể sử dụng AI để xác định mức độ chín thông qua vỏ thanh long từ vùng xanh, độ mịn của vỏ và mức độ hư hỏng trước khi tiến hành phân loại chất lượng trái thông minh theo thời gian thực. Chiếc kính hỗ trợ AI có thể xác định thành công các khuyết tật trên thanh long (như vết nứt, vết côn trùng cắn, đóng vảy, v.v.) trong vòng một giây với tỷ lệ nhận biết chính xác tới 90%.

Dragon Digital Farm đã ứng dụng thành công AI để trồng thanh long trái vụ có năng suất và chất lượng tốt nhất. Mô hình bản sao số do U-Sync phát triển có thể giúp những nông dân muốn chuyển đổi hoạt động sản xuất nông nghiệp cách trồng thanh long vào mùa đông dễ dàng và hiệu quả. Với mô hình này, ước tính mỗi ha trang trại có thể tăng thu nhập lên đến 600.000 đài tệ (21.945,9 USD).

Dưới sự nỗ lực chung của Dự án Thành phố thông minh Đài Loan do IDB và chính quyền quận Pingtung khởi xướng, mô hình bản sao số cho thanh long đã được đưa vào ứng dụng tại hai trang trại của Đài Loan. Nếu giải pháp này ngày càng được nhiều trang trại ở Pingtung áp dụng, giá trị sản lượng hàng hóa của các trang trại sẽ đạt 300 triệu Đài tệ (11 triệu USD). Từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường của nông sản và mang lại thu nhập cao hơn rất nhiều cho người nông dân.

Giải pháp trồng thanh long dựa trên AI của Đài Loan cũng đã được xuất khẩu sang Indonesia và Malaysia và được triển khai trên 10 hoặc 15 ha trang trại dưới dạng thử nghiệm trước khi mở rộng lên 500 ha./.