"9,7 miljarder människor år 2050" - ja, vi har redan hört tillräckligt om detta. Detta fortsätter dock att vara den drivande faktorn bakom otaliga upptäckter och uppfinningar som syftar till att göra framtiden hållbar för alla. Inom jordbruks-livsmedelssektorn omdefinierar innovatörer odling och distribution av jordbruksprodukter för att säkerställa ökad livsmedelssäkerhet och bättre livsmedelssäkerhet runt om i världen. För närvarande är en av de banbrytande innovationerna inom växtodling "cyberjordbruk", en metod som identifierats av forskare vid Open Agriculture Initiative (OpenAg) vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) Media Lab.
Även känd som "kontrollerat miljöjordbruk, utforskar cyberjordbruk den vetenskapliga studien av växttillväxt under olika uppsättningar av odlingsförhållanden för att producera växter med önskade egenskaper. Detta tillvägagångssätt innebär en kombination av botanik, kemi och, framför allt, algoritmer för maskininlärning. Teamet av forskare testade sitt tillvägagångssätt på basilikaväxter som hölls i hydroponiska behållare på MIT-Bates Laboratorys lager. De MIT-utvecklade växtbehållarna, kallade "Food Computer", ställdes upp på ett sådant sätt att temperatur, ljus, luftfuktighet och andra miljöförhållanden kan regleras noggrant. Robotsystem hjälper till att kontrollera miljön medan teamet noga övervakar anläggningens svar på en specifik stimulans. Denna inställning underlättade en mer kontrollerad och förutsägbar miljö för att hantera och övervaka anläggningarna.
“För det mesta tillåter Food Computer-tekniken oss att förprogrammera algoritmen så att växttillväxten är ganska självförsörjande. Alla matdatorer har förprogrammerade ljusförhållanden samt kameror som individuellt övervakar och samlar in bilder på varje planta i systemet. Men nivån på självförsörjning beror verkligen på det specifika systemet - och därför har vi vanligtvis en forskare som övervakar tillväxten."
— John de la Parra, forskningsledare för Open Agriculture Initiative.
För experimentet varierade teamet varaktigheten av ljus och UV-exponering. När basilikan var fullvuxen mätte forskarna de flyktiga kemiska föreningarna i bladen för deras koncentration med hjälp av kemiska analysmetoder som masspektrometri och gaskromatografi. Data som samlades in från analysen matades sedan in i avancerade maskininlärningsalgoritmer för att härleda ett stort antal möjliga kombinationer av ljus och UV-varaktighet, tillsammans med uppsättningar andra odlingsförhållanden, för att maximera basilikaplantans smak.
Bildkrediter :Melanie Gonick / MIT
Resultatet? Att exponera basilikaplantor för ljus tjugofyra timmar om dygnet resulterade i den bästa smaken. Vem skulle ha vetat detta annars om det inte vore för tillämpningen av digitalt jordbruk? Anmärkningsvärt nog förbättrade forskarna växtens smak inte genom att genetiskt modifiera den, utan bara genom att optimera dess miljömässiga odlingsförhållanden för att ändra dess kemiska sammansättning. Framgången med detta experiment gör det möjligt för andra forskare och forskare att förstå interaktioner mellan växt och miljö genom digitalisering av växtegenskaper.
Enligt Caleb Harper, chef för OpenAg-gruppen och huvudforskare vid MIT:s Media Lab, "Vårt mål är att designa öppen källkodsteknologi i skärningspunkten mellan datainsamling, avkänning och maskininlärning, och tillämpa den på jordbruksforskning på ett sätt som inte har gjorts tidigare”. Hans team experimenterar för närvarande med örter för att förbättra deras förmåga att bekämpa mänskliga sjukdomar, inklusive vissa föreningar i basilika för att kontrollera blodsockret. Teamet hoppas också kunna studera tillväxten av grödor under olika förhållanden och ge grödeproducenter möjlighet att anpassa sig till klimatförändringarna.
Sådana genombrott inom jordbruks-livsmedelssektorn, även om de är experimentella, ger mycket hopp för mänskligheten i stort. Genom att endast modifiera miljöförhållandena för att förbättra unika växtkvaliteter som smak, fiberstyrka, näringsämnen, medicinska egenskaper och klimattålighet, revolutionerar cyberjordbruk verkligen hur vi jordbrukar med datasäkerhet och AI. Givet att denna metod för jordbruk inte påverkar miljön, har forskare ännu inte identifierat om det har några skadliga effekter på levande varelser. Fram till dess kan cyberjordbruk och många andra innovationer som drar nytta av tekniska framsteg således ge jordbrukslivsmedelsproducenter möjlighet att ta itu med utmaningarna med att producera tillräckligt med mat, foder och fiber för de ytterligare två miljarder människor som ännu inte bor på jorden inom de kommande tre decennierna .
Hur hjälper jordbrukstekniken till att hantera klimatförändringarnas inverkan på jordbruket?
LÄS MER
