از قحطی و بحران گرسنگی در بخش‌های مختلف جهان گرفته تا تخریب محیط‌زیست و وضعیت اضطراری تغییرات اقلیمی، جهان امروز ما با مشکلات بسیار مهلک و مخاطره‌آمیزی مقابله می‌کند. به گزارش سازمان ملل، جمعیت زمین تا سال ۲۰۵۰ به ۱۰ میلیارد نفر خواهد رسید و یکی از مهم‌ترین چالش‌های بشریت، تغذیه‌ی پایدار خواهد بود.

از یک منظر ما می‌توانیم پیشرفت تکنولوژی را مرهون غریزه‌ی بقای انسان بدانیم. تلاش برای زنده‌ماندن مهم‌ترین محرک پیشرفت و توسعه‌ی جهان بوده و باعث شده در حوزه‌ی بهداشت‌ و درمان پیشرفت غیرقابل‌انتظاری داشته باشیم.

یک قرن پیش، میانگین امید به زندگی انسان‌ها حدود ۴۶ سال بود و حالا این نرخ در کشورهای پیشرو اروپایی به ۸۳ سال و در کشورهای درحال‌توسعه به ۷۵ سال رسیده است. درعین‌حال جمعیت جهان از ۱٫۸۶ میلیارد نفر در دهه‌ی ۱۹۲۰ میلادی به بیش از ۸ میلیارد نفر افزایش‌یافته که ریشه‌های این روند صعودی را در ارتقای علم پزشکی و آگاهی نسبی عموم مردم به شرایط بهداشتی می‌یابیم.

اما چگونه می‌توان مواد غذایی لازم را برای تغذیه‌ی این جمعیت روبه‌رشد تولید و توزیع کرد؟

سال ۲۰۲۰ نشریه‌ی New Scientist گزارش هشداردهنده‌ای منتشر کرد که می‌گفت زمین تنها قادر به تغذیه‌ی پایدار ۳٫۴ میلیارد نفر است و با وضعیت موجود امکان تولید موادغذایی بیشتری وجود ندارد. این سناریو مسلماً با جمعیت ۱۰ میلیاردنفری آینده‌ی نزدیک بسیار وخیم‌تر خواهد شد.

افزایش تولید موادغذایی بدون ارتقای تولیدات کشاورزی و دامداری و مصرف آب شیرین هرگز امکان‌پذیر نمی‌شود. دقیقاً در همین نقطه یعنی جایی که لزوم بهبود کارایی مطرح می‌شود، مقوله‌ای به نام کشاورزی هوشمند صحنه‌ی بازی را عوض می‌کند: استفاده از فناوری‌های پیشرفته در عرصه‌ی مدیریت مزارع به‌منظور دستیابی به اهداف همگانی و تأمین غذا برای کل جمعیت فعلی و آینده جهان.

سازمان جهانی غذا و کشاورزی هر ساله فهرست برترین کشورهایی که بیشترین ارزش صادرات حوزه‌ی کشاورزی و دامداری را در سطح جهانی به خود اختصاص داده‌اند، منتشر می‌کند. نکته‌ی جالبی که در این فهرست به چشم می‌خورد، حضور کشورهای کوچک اروپایی است که با وجود مساحت کم و محدودیت زمین‌های زراعی، بازده کشاورزی خود را فراتر از تصور افزایش داده‌اند.

کشورهایی مانند هلند، آلمان و فرانسه با بهره‌گیری از فناوری‌های مدرن موفق شده‌اند به سطحی از محصولات باکیفیت دست پیدا کنند که آنها را به رقیبان جدی آمریکا، چین و برزیل تبدیل می‌کند. شش کشوری که در سال‌ها ۲۰۲۲ و ۲۰۲۳ بیشترین میزان صادرات کشاورزی را داشته‌اند عبارتند از:

۱) آمریکا

• ارزش صادرات محصولات کشاورزی: بیش از ۱۷۸ میلیارد دلار

تا چند دهه پیش، مهم‌ترین معضل صنعت کشاورزی آمریکا بالارفتن سن کشاورزان و بی‌علاقگی جوانان به فعالیت‌های سنتی بود. ایالات متحده برای مقابله با این چالش روی فناوری‌های کشاورزی (AgriTech) متمرکز شد و حالا با اطمینان می‌توان گفت این کشور پیشروترین صادرکننده‌ی محصولات کشاورزی است.

آمریکا تقریباً از تمامی فناوری‌های اینترنت اشیا برای رشد محصولات خود بهره می‌برد و باتکیه‌بر مدرن‌ترین ابزارهای هوش مصنوعی، صنایع‌غذایی خود را دائماً ارتقا می‌دهد. این کشور بیشترین میزان غلات، سویا، محصولات دامپروری، آجیل درختی، میوه و سبزیجات را در جهان صادر می‌کند.

۲) هلند

• ارزش صادرات محصولات کشاورزی: بیش از ۱۴۸ میلیارد دلار

هلند به‌عنوان کشوری که بخش کشاورزی بسیار نوآورانه و کارآمدش در جهان شناخته می‌شود. این کشور با وجود وسعت کوچکش صادرکننده عمده محصولات کشاورزی است. فناوری‌های گلخانه‌ای هلند بسیار پیشرفته‌اند و انواع سبزیجات و صیفی‌جات را در مقیاس بالا تولید می‌کنند. گرچه پرورش گل‌های زینتی بخش مهمی از صادرات بخش کشاورزی این کشور را به خود اختصاص داده؛ ولی صنعت لبنیات این کشور در رده‌ی اول محصولات صادراتی هلند قرار دارد.

۳) برزیل 

• ارزش صادرات محصولات کشاورزی: بیش از ۱۳۵ میلیارد دلار

کشور برزیل از دیرباز صنعت کشاورزی قدرتمندی داشته و صادرات محصولات ارگانیک نقش مهمی در اقتصاد این کشور به‌عهده دارد. ۷۶۷٫۴ میلیون هکتار زمین معادل ۲۱ درصد از مساحت کل این کشور به مزارع کشاورزی و دامداری اختصاص‌یافته و طیف متنوعی از محصولات نظیر سیب‌زمینی شیرین، ذرت، بادام‌زمینی و تنباکو در این زمین‌ها کشت می‌شود.

۴) آلمان

• ارزش صادرات محصولات کشاورزی: بیش از ۹۱ میلیارد دلار

بخش اعظم درآمد صادراتی آلمان از محصولاتی نظیر گوشت خوک، مرغ، سیب‌زمینی، شیر، غلات، گوشت گاو، چغندرقند، کلم، جو و گندم حاصل می‌شود. حدود ۱۲ درصد از کل مساحت این کشور به صنایع کشاورزی اختصاص دارد.

۵) فرانسه

• ارزش صادرات محصولات کشاورزی: بیش از ۸۳ میلیارد دلار

کشور فرانسه بیش از ۷۳۰ هزار منطقه‌ی کشاورزی را در خود جای داده و ۷ درصد از کل جمعیت آن در حوزه‌ی کشاورزی شیلات و جنگلداری شاغل‌اند. این کشور به‌ویژه به‌عنوان یکی از مهم‌ترین بازیگران بازار نوشیدنی‌های گیاهی شناخته می‌شود و با ۶ درصد رشد صادرات در سال‌های اخیر، جایگاه خود را در بازار جهانی محصولات کشاورزی تثبیت کرده است.

۶) چین

• ارزش صادرات محصولات کشاورزی: بیش از ۷۸ میلیارد دلار

چین با داشتن ۷ درصد از زمین‌های قابل‌کشت جهان، موادغذایی ضروری ۲۲ درصد از جمعیت جهان را پشتیبانی می‌کند. این کشور در قرن بیستم برای تغذیه جمعیت بزرگ خود با چالش‌های متعددی مواجه بود؛ اما موفق شد با بهبود سیاست‌ها و توسعه‌ی فناوری‌های جدید به خودکفایی و رشد قابل‌توجهی دست پیدا کند.

کشاورزی هوشمند مجموعه‌ای از اقدامات نوآورانه در صنعت کشاورزی و دامداری است که با فناوری‌هایی نظیر اینترنت اشیا، رباتیک، بالگردهای بدون سرنشین و هوش مصنوعی برای مدیریت مزارع، افزایش تولید و کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی اجرا می‌شود. در واقع کشاورزی هوشمند با هدف افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی ضمن بهینه‌سازی نیروی انسانی و اطمینان از بهترین نتایج ممکن توسعه می‌یابد.

مزارع و اماکن کشاورزی که از تکنیک‌های کشاورزی هوشمند استفاده می‌کنند، به‌عنوان مزارع هوشمند شناخته می‌شوند. این مزارع به‌طور معمول از ابزارهای جدیدی مانند سنسورهای سنجش آب‌وهوا برای بررسی شرایط جوی را در ساعات مختلف یک روز بهره می‌برند.

بدین‌ترتیب کشاورزان از طریق یک اپلیکیشن موبایل می‌توانند برنامه‌ریزی منظم‌تر و دقیق‌تری داشته باشند و ضمن حمایت از پایداری و حفظ کیفیت محصول، میزان تولیدات خود را نیز افزایش دهند. سنسورهای دیگری برای تشخیص کیفیت خاک، سطح نور، دمای محیط و رطوبت محیط وجود دارند که به کارگران کمک می‌کنند بدون هدررفت منابع گیاهان را به کارآمدترین شیوه‌ها پرورش دهند.

برای درک بهتر اهمیت کشاورزی هوشمند می‌توانیم قیاسی داشته باشیم بین مدل‌ها و خروجی آن با شیوه‌های کشاورزی سنتی:

در کشاورزی سنتی اغلب کارها، نظیر کاشت محصولات زراعی، نگهداری و سرانجام برداشت محصول به نظارت نزدیک و فعالیت مستقیم انسان‌ها نیاز داشت. ادامه‌ی این روند به معنای استفاده از منابع بیشتر و تولید حجم زیادی از زباله و مواد دفعی است و مسلماً تأثیر نامطلوب عمده‌ای بر اکولوژی و محیط اطراف ما خواهد داشت.

در مقابل مزارعی که از سیستم‌های مبتنی‌بر اینترنت اشیا استفاده می‌کنند، هم کار دستی انسان‌ها را تا حد زیادی کاهش می‌دهند و هم به کشاورزان اجازه می‌دهند دقیق‌تر و بهینه‌تر محصولاتشان را در تمامی مراحل کنترل کنند. فعالین صنعت کشاورزی با کمک فناوری‌های نوین به اندازه‌ی نیاز خود برای خرید منابع محدود هزینه می‌کنند و محصولات بسیار باکیفیت‌تری پرورش می‌دهند، بدون اینکه آسیب بیشتری به محیط‌زیست وارد کنند.

کشاورزی هوشمند از اساس برپایه‌ی کلان‌داده‌ها توسعه پیدا کرده و سنسورها یا حسگرها تجهیزات حیاتی استخراج داده محسوب می‌شوند. برخلاف کشاورزی سنتی که در بهترین حالت کشاورزان نمونه‌ی خاک را برای بررسی مواد موجود در آن به آزمایشگاه می‌فرستند، حالا سنسورها از بسیاری از زوایا کار را برای فعالین این صنعت ساده کرده‌اند و تجزیه‌وتحلیل محیط را فراتر از خاک، در مساحت بسیار وسیعی با دقت بالا انجام می‌دهند.

برخی از مزایای سنسورها در کشاورزی هوشمند عبارت‌اند از:

• نظارت بر دارایی‌های مکانیکی و کشاورزی
• جمع‌آوری داده‌هایی که عملکرد محصول (میزان تقاضای محصول باتوجه‌به کیفیت آن و نرخ فروش و سودآوری) را بهبود می‌دهند
• بهبود مدیریت منابع پایدار و ردپای محیطی
• ردیابی و مهار شیوع بیماری‌های گیاهی و آفت‌زدگی‌ها
• کاهش هزینه‌های عملیاتی
• اجتناب از قرارگرفتن انسان در معرض آفت‌کش‌ها و مواد شیمیایی
• امکان تصمیمات آگاهانه‌تر در برابر حوادث پیش‌بینی نشده
• تقویت زنجیره‌ی تأمین و ایجاد بازارگاه‌های واقعی که در آن‌ها تولیدکننده و مصرف‌کننده با یکدیگر درارتباطند.

صنعت کشاورزی مانند سایر صنایع، از طیف وسیعی از حسگرها برای تقویت تجهیزات و فرایندهای خود استفاده می‌کند. برخی از حسگرها همان‌طور که در ادامه‌ی مطلب خواهیم گفت، مستقیماً در خاک نصب می‌شوند و برخی دیگر روی پهپادها، تراکتورها یا حتی ماهواره‌ها قرار می‌گیرند.

سنسورهای مکانی