Chúng ta có thể phát triển đến đâu? Một báo cáo từ Hokkaido về tương lai của nghiên cứu rô-bốt nông nghiệp.

Mặc dù không có ai lái máy kéo trong buổi trình diễn hôm nay, nhưng thông thường, người vận hành sẽ lái một trong các thiết bị, giám sát công việc của từng máy kéo và nếu cần, họ sẽ vận hành máy kéo. Kỹ thuật khó khăn nhất là làm cho các thiết bị rẽ mà không va chạm với nhau. Ở giai đoạn hiện tại, nếu xoay liền mạch được xác định là khó khăn, thì chúng sẽ phải dừng lại và xoay lần lượt. Điều này dẫn tới thời gian lãng phí. Trên thực tế, một trong các khía cạnh hiện tại cần tập trung là giảm thời gian lãng phí này.

Thiết bị ra cánh đồng, làm việc và quay lại. Tới thời điểm này, trên thế giới hiện chưa có nhà sản xuất nào bán máy kéo rô-bốt có thể di chuyển độc lập, tự động. Vì các thiết bị này hữu ích trong mùa vụ nông nghiệp khi cần làm việc vào ban đêm nên có nhiều nông dân quan tâm. Bên cạnh khả năng tự động trên cánh đồng, trong khi khả năng phối hợp đang được phát triển, chúng tôi cũng nhắm đến khả năng tự động di chuyển giữa các cánh đồng. Có thể nói rằng đây cũng là một dạng tương lai của ngành nông nghiệp.

Được trang bị cảm biến phát hiện chướng ngại vật phía trước/phía sau/bên trái/bên phải. Việc lắp đặt các hệ thống an toàn, như: phát âm cảnh báo, giảm tốc độ và dừng nếu phát hiện chướng ngại vật trong khoảng cách quy định, đã được tiến hành. Tuy nhiên, để đưa những điều này vào sử dụng thực tế thì vẫn còn nhiều rào cản, chẳng hạn như vượt qua các đoạn đường nông trại ngoằn ngoèo và khắc phục các vấn đề với luật giao thông, v.v.

Máy bay không người lái bay hoạt động hoàn toàn tự động với tốc độ bay, độ cao và đường bay được lập trình sẵn. Điều khiển thủ công máy bay không người lái sẽ làm chúng không ổn định. Tất nhiên là thiết bị này phụ thuộc vào các điều kiện bay và chịu sự tác động của gió. Tuy nhiên, khả năng duy trì đường bay đã lập trình với độ chính xác cao mang lại lợi thế rõ ràng so với thao tác thủ công.

Với hiện trạng các nông dân lành nghề đang già đi và dần qua đời, các vấn đề chuyển đổi sang nền nông nghiệp quy mô lớn hơn và giám sát các khu vực rộng hơn có thể được giải quyết bằng công nghệ máy bay không người lái.

Mục đích sử dụng chính của các thuyền điều khiển bằng sóng vô tuyến là ở các cánh đồng lúa lớn, còn hiện tại, chúng được sử dụng để kiểm soát việc phun thuốc trừ sâu. Để tránh trục trặc, như đâm vào đê bê tông, v.v..., người vận hành phải ngồi trên thuyền để đánh lái.

Do đó, mặc dù thuyền có thể đi nhanh hơn nhưng phải di chuyển theo tốc độ của con người. Nếu thuyền có thể điều hướng tự động và độc lập, tốc độ của thuyền có thể được phát huy tối đa. Do đó, điều này giúp nông dân thực hiện các nhiệm vụ khác như cắt cỏ, v.v..., trong khi theo dõi thuyền từ đê. Độc lập và tự động giúp phát huy hết khả năng của công nghệ, dù vẫn cần có sự phối hợp nhất định của con người.

Hiện tại, rô-bốt nông nghiệp của chúng tôi vẫn chỉ có thể thực hiện các nhiệm vụ đơn giản. Do đó, bước tiếp theo là sử dụng AI để tự biến đổi rô-bốt nông nghiệp thành rô-bốt thông minh. Lấy ví dụ, các hệ thống giúp phun thuốc trừ sâu theo điểm và thụ tinh tối ưu, sử dụng máy bay không người lái được minh họa ở đây để diễn giải dữ liệu về phát triển cây trồng. Những công việc này có thể được thực hiện một cách thông minh qua IoT (Internet kết nối vạn vật) nhờ kết hợp thêm dữ liệu do các rô-bốt này thu thập với dữ liệu thời tiết do các vệ tinh quan sát trái đất thu được, v.v. Cuối cùng, kiến thức chuyên môn do người nông dân tích lũy sẽ được chuyển cho rô-bốt. Tôi cho rằng đây là một bức tranh về tương lai.

Tất nhiên. Mối liên hệ giữa IoT sử dụng công nghệ rô-bốt và dữ liệu lớn là rất mạnh mẽ. Khi rô-bốt thu thập thông tin, chúng có thể phát triển trong quá trình thực hiện công việc dựa vào dữ liệu tích lũy. Lý thuyết là vậy, nhưng vì mỗi năm chỉ có thể thực hiện một tới hai nhiệm vụ đồng áng, nên sẽ mất rất nhiều thời gian để có thể chuyển đổi tất cả bí quyết đó thành dữ liệu lớn. Để có thể ứng dụng AI vào thực tế trong thời gian ngắn, cần phải kiểm soát các nhiệm vụ tối ưu bằng cách chuyển đổi thông tin được cô đọng đáng kể thành kiến thức ở dạng mã.

Ngoài ra, việc đưa nhiều chức năng vào rô-bốt nông nghiệp là một thử thách nữa. Một ý tưởng khác là thêm khả năng thu hoạch và vận chuyển vật nặng vào chức năng ban đầu của máy kéo dùng để cày xới, trồng trọt và gieo hạt. Sử dụng máy kéo rô-bốt hiện tại làm nền tảng, chúng tôi cũng có thể biến các bộ phận gá lắp liên kết bằng dữ liệu thành dạng rô-bốt, để biến chúng thành những cánh tay nhằm bổ sung thêm tính linh hoạt thông minh. Chẳng hạn, AI sử dụng công nghệ giống như máy bay không người lái nên cũng thực hiện các nhiệm vụ hiệu quả trong khi sàng lọc, vì tình trạng cây trồng có thể được xác định bằng hình ảnh.

Khi công nghệ cảm nhận và phân tích dữ liệu tiến bộ, máy móc có thể xác định chính xác sự khác biệt giữa các tình trạng trồng trọt trên cánh đồng và phát hiện các dấu hiệu sâu bệnh mà mắt thường không thấy được. Vì vậy, năng suất theo đầu người và sản lượng trên mỗi đơn vị diện tích sẽ tăng lên. Đồng thời, chúng ta sẽ có thể tiết kiệm nguyên liệu đầu vào, như phân bón, và giúp cho việc làm nông trở nên hiệu quả hơn. Bằng cách giảm bớt tình trạng thiếu hụt lao động và kế thừa sự hiểu biết của nông dân lành nghề thông qua dữ liệu, công nghệ rô-bốt sẽ đóng góp đáng kể vào việc tạo ra nền nông nghiệp bền vững, cũng như ngăn chặn tình trạng suy giảm tỷ lệ tự cung tự cấp.

Hiện tại, chúng tôi đang xem xét tạo ra các cánh đồng thực hiện thử nghiệm xác minh nông nghiệp tự động bằng cách hợp tác với các cộng đồng tự quản ở Hokkaido. Ở nơi có không gian kín, chúng tôi có thể thoải mái thực hiện các thử nghiệm xác minh về di chuyển giữa các cánh đồng và giám sát rô-bốt từ xa. Tốc độ phát triển sẽ nhanh hơn qua việc liên kết với các ngành khác, như nhà sản xuất thiết bị nông nghiệp chắc chắn là phải có, rồi nhà sản xuất phương tiện, v.v, và bằng cách tiến hành càng nhiều thử nghiệm càng tốt trong các điều kiện không hạn chế.

Đối với những người như chúng tôi hiện đang tham gia vào nghiên cứu này ở Nhật Bản, chúng tôi cũng xem đây là một cơ hội rất quý báu. Xu hướng của nông dân là nhắm đến các trang trại lớn hơn khi số lao động nông nghiệp ở tất cả các nước đang giảm. Tuy nhiên, nếu chúng tôi cố gắng tăng kích thước máy kéo, thì nghề nông sẽ trở nên cực kỳ tốn kém, vì nông dân phải thay thế tất cả máy móc làm việc của họ. Do các vấn đề về an toàn, các máy kéo lớn khó chuyển đổi thành vận hành tự động. Một vấn đề nữa là nền đất sẽ không thể chịu nổi các máy kéo quá lớn. Vậy nên, lựa chọn thực tế là chuyển đổi máy kéo nhỏ thành dạng vận hành tự động bằng công nghệ di chuyển phối hợp. Trong tương lai, cũng có thể có sự chuyển dịch đáng kể sang một mô hình kinh doanh nông nghiệp quy mô lớn ở nước ngoài. Điều này cho phép công nghệ rô-bốt nhỏ của Nhật Bản bao phủ thị trường toàn cầu.