A patra revoluție tehnologică în agricultură: Provocări și oportunități

A patra revoluție tehnologică în agricultură: Provocări și oportunități

Secolul XXI este un moment interesant pentru agricultură, se afirmă în studiul cu titlul ”Farming Reimagined: A case study of autonomous farm equipment and creating an innovation opportunity space for broadacre smart farming”, realizat de J.E. Relf-Eckstein, Anna T. Ballantyne și Peter W.B. Phillips, și publicat de Wageningen Journal.

Digitalizarea, o solutie promitatoare

Potrivit acestei echipe de cercetători, digitalizarea este promițătoare pentru satisfacerea cerințelor de creștere a producției de alimente, abordând preocupările sociale legate de bunăstarea animalelor, permițând trasabilitatea animalelor și minimizând impactul asupra mediului al producției de animale, în timp ce construirea rezistenței și adaptării la schimbările climatice.

Această nouă frontieră a inovației în agricultură, devenită cunoscută sub numele de viitorul agriculturii inteligente, este posibilă prin schimbări tehnologice care implică îmbunătățirea continuă a senzorilor, tehnologiilor informației și comunicațiilor (TIC), progreselor în stocarea datelor și analizei, posibil cu ajutorul Internetului obiectelor IoT), sisteme bazate pe cloud și, în cele din urmă, acceptarea de către fermieri a instrumentelor de tehnologie digitală pentru a fi utilizate în fermele lor.

Mai mult succes ca oricând

Tehnologiile digitale creează noi posibilități de inovare, făcând posibil ca fermierii de astăzi să fie mai eficienți, mai eficienți și să aibă succes economic mai mult decât oricând, oferind în același timp o nouă modalitate de abordare a problemelor persistente din agricultura comercială. Ceea ce este demn de remarcat în legătură cu aceste inovații, este că ele pot fi, de asemenea, văzute ca un răspuns mai larg la schimbările din economia și lumea personală, din jurul agriculturii.

De exemplu, multe tehnologii agricole inteligente, inclusiv cele clasificate de Balafoutis și colab. (2017), incluse în categoria de echipamente agricole, oferă mijloacele tehnologice pentru aplicarea precisă a inputurilor agricole, îmbunătățind în același timp procesele de gestionare a fermei și susținând licența lor de funcționare.

Automatizarea operațiunilor agricole poate împuternici fermierii să rămână activi în ferme, abordând constrângerea critică a deficitului sever de forță de muncă din sectorul agricol. Procesele vor fi susținute de integrarea tehnologiilor fără fir și lățimea de bandă mai mare care permite interacțiunile om-mașină (HMI), comunicarea de la mașină, la mașină (M2M) și utilizarea vehiculelor autonome (Bacco și colab., 2018).

Aplicațiile tehnologiilor digitale bazate pe mașini sunt în frunte cu ”ceea ce urmează pentru agtech” (Rogers, 2018). Aceste evoluții propulsează, de asemenea, o schimbare radicală în producția, vânzarea cu amănuntul, protecția proprietății intelectuale (IP) și întreținerea echipamentelor agricole.

Schimbarea mentalității fermierilor este esențială

Echipamentele reprezintă o cheltuială majoră și reprezintă un angajament pe termen lung pentru utilizarea noilor inovații bazate pe tehnologie digitală în agricultură. Dar, investiția fermierilor merită banii? Bellon Maurel și Huyghe (2017), recunosc că principalul impediment pentru noile mașini de înaltă tehnologie este un deficit de cerere la nivelul fermei, care este legat de costurile investiționale ridicate și de complexitatea reală sau percepută a tehnologiilor necunoscute.

În același timp, schimbarea mentalității fermierilor este esențială pentru un sistem de producție inteligent, eficient și durabil. Acest lucru poate să nu fie ușor. Se afirmă, de asemenea, că echipamentele agricole sunt un ”set de resurse” care trebuie mobilizat, concluzionând că acest domeniu al inovației este adesea neînțeles în contextul factorilor declanșatori ai deciziilor fermierilor și al adoptării de noi tehnologii. În prezent, sunt puține studii academice care oferă dovezi empirice ale inovațiilor agricole inteligente în echipamente comercializate pentru a fi utilizate în sisteme agricole la scară largă.

Robotica, adică echipamentul autonom, a fost aleasă pentru această cercetare. Inovația denumită DOT, este concepută pentru un viitor agricol inteligent în sistemele agricole de tip larg și este dezvoltată de o firmă de producție de echipamente agricole pentru întreprinderi mici și mijlocii (IMM), cu sediul în Saskatchewan, Olanda. O abordare a studiului de caz este utilizată pentru a răspunde la următoarele întrebări de cercetare relevante pentru dezbaterea actuală privind inovațiile în agricultură:

(i) Cum sunt permise sau limitate inovațiile agricole inteligente prin politica publică sau progresează în absența modelelor de guvernanță?

(ii) Cum ar putea agricultura inteligentă să abordeze problemele la nivelul fermei, reducând totodată impactul asupra mediului al proceselor de producție a culturilor?

(iii) Care sunt riscurile potențiale asociate cu inovațiile agricole inteligente?

Care este valoarea agriculturii de precizie?

Inovațiile trebuie să aducă agricultorilor valoare, înainte de a deveni nucleul convențiilor și culturii agricole. Credem că acest lucru este important pentru a ne înțelege mai bine agricultura inteligentă, deoarece multe inovații ale tehnologiei digitale în agricultură nu și-au dovedit încă în mod constant valoarea în rândul fermierilor, prin randamente crescute sau costuri reduse de intrare sau, în mod ideal, ambele. Mai mult, în ciuda tehnologiilor digitale utilizate în agricultura de precizie, ea fiind disponibilă fermierilor de câteva decenii, adoptarea este mai mică decât se anticipase.

Pe termen lung, utilizarea tehnologiilor de agricultură de precizie (AP), a avut ”mici impacturi pozitive, atât asupra rentabilității nete (inclusiv cheltuielile generale), cât și asupra profiturilor din exploatare” pe baza înregistrărilor financiare colectate dintr-un eșantion reprezentativ al celor care declară, de exemplu, cultura porumbului, drept ocupația primară (Schimmelpfennig, 2016, 6).

Adoptarea a variat între tehnologiile AP, dimensiunea fermei și practicile la nivel de teren, inclusiv diferitele niveluri de adoptare, tipul tehnologiei digitale și costurile acestora (de exemplu, forța de muncă, utilaje, instruire), care trebuie luate în considerare într-o analiză economică. Valoarea AP este specifică situației studiate, iar Schieffer și Dillon (2014), au găsit oportunități tehnologice, mai ales dacă utilizarea este susținută de politici publice precum stimulente fiscale, subvenții sau costuri partajate de programe.

Analiza informațiilor și sistemele de sprijin pentru luarea deciziilor și recomandările bazate pe tehnologia digitală, pe bază de prescripție, pentru aplicarea intrărilor agricole, cum ar fi fertilizarea cu rată variabilă (VR), nu au fost încorporate în exploatarea fermei de zi cu zi, în timp ce tehnologiile digitale, cum ar fi sistemele de poziționare globală (GPS), în echipamente agricole, autostrăzile și tehnologiile precise de localizare a mașinilor sunt adoptate pe scară largă și au permis aplicarea descoperirilor tehnologice în agricultura de precizie.

Sistemele de auto-ghidare și controlul secțional automatizat sau ASC, se combină pentru a reduce costurile prin eliminarea suprapunerii produsului, asigurând în același timp aplicarea precisă a semințelor, a îngrășămintelor și a substanțelor chimice și conferind un impact pozitiv asupra mediului, optimizând atât aporturile de nutrienți, cât și semințele.

Piața este în dezvoltare

Tehnologia de auto-ghidare este acum bine stabilită la nivelul fermei comerciale, indiferent de marca echipamentelor, cu aproximativ 360.000 de tractoare noi echipate cu sisteme de auto-ghidare vândute în 2015 și se preconizează o cerere pentru 700.000 de unități pentru 2028 (IDtechEx, 2018). În plus față de economiile de costuri indicate mai sus, sistemele de auto-ghidare ușurează sarcina experimentată de operatorii de echipamente, îmbunătățesc timpul de reacție al operatorului și reduc erorile mentale (Bashiri și Mann, 2015).

Progresele tehnologice, care oferă automatizarea operațiunilor agricole, nu au fost adoptate pe scară largă și multe rămân la nivel de cercetare, în timp ce unele sunt utilizate la operațiuni la scară mai mică și pot îmbunătăți siguranța lucrătorilor. Roboții agricoli nu au fost la prețuri accesibile la scară agricolă comercială din cauza costurilor ridicate de investiții și întreținere, în comparație cu forța de muncă disponibilă și necostisitoare (Petersen și colab., 2017), deși această tehnologie este probabil să devină mai accesibilă în viitor, din punct de vedere al costurilor forței de muncă în creștere.

Industria de producție a echipamentelor agricole se schimbă rapid și, conform Zambon și colab. (2019), chiar dacă progresele în tehnologiile digitale fac posibile ”ferme inteligente”, inovația rămâne limitată la câteva firme pioniere, în special în întreprinderi mai mari (firme).

Autorii sugerează că inovațiile de echipamente ale firmelor de dimensiuni mici sunt limitate de capacitatea lor de cercetare, pentru a încorpora cele mai noi progrese în liniile lor de produse, dar sugerează, de asemenea, că IMM-urile pot avea avantajul flexibilității, în calea către viitoarele inovații în agricultură și permit o reconfigurare mai rapidă, ca răspuns la schimbarea cererii.

La acest discurs și conjunctură, adăugăm că IMM-urile sunt bine poziționate, pentru a modela inovațiile agricole inteligente, oferind o soluție la o problemă apărută la nivelul fermei.

Echipamente agricole și agricultura inteligentă

Suntem la începutul celei de-a patra revoluții agricole sau al Agriculturii 4.0, care permite noi niveluri de inovație în agricultură prin utilizarea de senzori, precizie bazată pe sateliți, materiale de construcție de înaltă tehnologie și tehnologii digitale.

Schimbarea este propusă pentru a transforma agricultura, ”cea mai tradițională dintre industriile tradiționale”, iar unii sugerează că schimbările sunt pur și simplu o extensie a evoluției comportamentului uman mai larg și a penetrării tehnologiilor digitale în viața de zi cu zi a cetățenilor, ca parte a ”Marii rescrieri”. a societății (Brody, 2018).

În agricultură, ”Marea Rescriere” conduce la o schimbare radicală în agricultură și industria echipamentelor. Normele evoluează rapid și, în special, sunt identificate trei aspecte.

Prima problemă, denumită interoperabilitate, este de bază pentru capacitatea unui fermier de a încorpora mai multe mărci în gama sa de echipamente și de a folosi ceea ce este adaptat utilizării lor, inclusiv utilizarea diferitelor interfețe de programare a aplicațiilor (API).

Pe măsură ce firmele au integrat tehnologiile digitale și sistemele proprietare în echipamentele lor, lipsa integrării între mărci, software și interfețe de semnal a devenit o constrângere, pentru comunicarea și transferul de date între diferite computere de la bord și a limitat fermierii care obțin beneficii depline din precizia și acuratețea echipamentelor. (Bochtis și colab., 2014). Ca urmare, au fost adoptate mai multe abordări pentru a aborda această constrângere, dar fermierii rămân îngrijorați.

Nevoia de reglementare

Exemplele de răspuns ale industriei includ rețeaua de zonă controlată (CAN) și sistemul de unități binare (BUS), pentru conexiuni fizice standardizate între componentele electronice. De asemenea, au fost create standardele Organizației Internaționale de Standardizare (ISO). Ca urmare, ISOBUS 11787: 1995 a furnizat o sintaxă de schimb de date agricole (Stafford, 2000), iar ISO 11783-1: 2017 este protocolul comunicațiilor de rețea serială și de date la nivel mondial pentru industria agricolă, care permite comunicarea datelor între tractoare, alte instrumente și software de gestionare a fermei (Organizația pentru standarde internaționale, 2019).

Sistemele software open-source au reprezentat o altă modalitate de îmbunătățire a interoperabilității și un exemplu interesant este Ag Data Application Programming Toolkit (ADAPT), conceput pentru a transfera date de la API-ul preferat de un fermier și a le afișa în diferite sisteme software ale producătorilor de echipamente originale (OEM) (AgGateway, 2018).

Mai mulți participanți la lanțul de valoare din Uniunea Europeană (UE) folosesc ADAPT, inclusiv OEM-urile deținute de CNH Industrial N.V. și AGCO (Internet of Food & Farm, 2018). Dar, în ciuda acestor eforturi de abordare a interoperabilității, ISO este un standard industrial voluntar, nu obligatoriu și, în timp ce CAN-BUS și ISO 11783 acceptă standardizarea pe toate instrumentele, agricultura inteligentă se confruntă cu constrângeri de interoperabilitate, inclusiv cu lipsa unei platforme de operare universală (Manning, 2017).

Probleme de proprietate intelectuală

În al doilea rând, proprietatea intelectuală (IP), în special legea drepturilor de autor, a intrat în domeniul strategiilor corporative de fabricație a echipamentelor agricole, care contestă modelul tradițional de afaceri al proprietății explicite, al dreptului de utilizare și al reparării echipamentelor agricole (Lyseng, 2018a).

Poziția OEM este că, dacă cineva, cu excepția unui dealer autorizat, repară echipamente, rezultatele vor conduce la o operare nesigură, valoarea revânzării este afectată negativ, capacitățile și performanța mașinii pot fi compromise, iar echipamentele nu mai sunt conforme cu reglementările de mediu (Right to Repair, 2018).

Între timp, fermierii se așteaptă să continue tradiția autoreparării mașinilor pe care le-au achiziționat, fără a pune în pericol garanțiile. Problema este departe de a fi rezolvată, iar controlul IP și al drepturilor de autor asupra echipamentelor agricole sunt probleme deosebit de controversate, de exemplu, în Statele Unite, acolo unde organizațiile agricole din 17 state depun cereri în care solicită ”reparații corecte” (Lyseng, 2018b).

În cele din urmă, datele sunt esențiale pentru atracția și preocupările agriculturii inteligente, pe măsură ce schimbările tehnologice sunt pregătite să transforme agricultura.

Există o multitudine de senzori pe echipamentele agricole și surse anonime din industrie, fapt care sugerează că cel puțin 240 de senzori ar fi rezidenți pe o nouă combină de recoltat și peste 60 de senzori pe un tractor nou, mare, tipic pentru agricultura în zone largi. Ca urmare, există multe puncte potențiale de defecțiune și senzorii care necesită reparații, înlocuire sau atenție.

În plus, fiecare senzor colectează date și oferă unui producător informații cu privire la funcționalitatea echipamentelor agricole, în timp ce codurile de diagnostic monitorizează performanța mașinii și alertează utilizatorul, reprezentanța și/sau producătorul, cu privire la o problemă.

Există o preocupare deosebită că producătorii urmăresc și colectează informații fără consimțământul proprietarului sau nu știu că astfel de date au fost colectate și transmise de pe mașinile lor (Janzen, 2017).

Principii de confidențialitate

Cu toate acestea, până în prezent, industria a început să adopte o abordare de autoreglementare, pentru a aduce transparență colectării și utilizării datelor agricole. În Statele Unite, organizațiile agricole și părțile interesate din industrie au dezvoltat principiile de confidențialitate și securitate pentru datele agricole.

Firmele care sunt de acord cu principiile și promovează un audit independent al înregistrărilor lor vor primi o certificare Ag Transparency Data (ADT) (AgDataTransparent, 2018a).

În Noua Zeelandă, industria produselor lactate a dezvoltat Codul de practică al datelor privind fermele, iar codul este acum utilizat în alte sectoare. În Europa, Codul de date Ag UE face parte din Regulamentul general privind protecția datelor (European Crop Protection, 20 18), și este similar cu principiile americane privind datele agricole (Janzen, 2018a).

În toate exemplele de mai sus, principiile sau codurile sunt voluntare și, în timp ce unele echipamente OEM participă, în general, la sistem, participarea industriei este limitată.

Ca dovadă, începând din decembrie 2018, doar 18 firme de agroindustrie se angajează să respecte principiile de bază pentru datele agricole și sunt certificate ADT (AgDataTransparent, 2018b).

În Statele Unite, există presiuni asupra guvernelor statale, pentru a aborda aspectele de guvernanță ale datelor agricole. În Irlanda, părțile interesate din industrie semnalează că ”este urgent nevoie de o acțiune privind proprietatea datelor” și este necesară o abordare anticipativă a guvernanței, pentru a aborda preocupările din industrie.

Ca o continuare, Regan (2019), a intervievat 21 de actori cheie ai guvernanței, care au recunoscut că este necesar să se găsească un echilibru care să protejeze drepturile fermierilor (proprietari de date), fără a avea reguli stricte care să restricționeze inovarea agricolă și dezvoltarea industriei.

Unii sunt îngrijorați

Pentru alții, digitalizarea agriculturii ridică îngrijorări deosebite, cu privire la etica agriculturii inteligente, punând întrebări precum distribuția puterii și impactul asupra vieții și societății umane și ”împărtășirea tuturor cu publicul, în general,  pentru a înțelege mai bine ce este de dorit pentru un viitor agricol inteligent și ce nu”. Mai mulți autori se concentrează asupra necesității de a examina aspectele datelor agricole, care includ date meteorologice, agronomice și tehnice.

Problemele includ lipsa de reglementare și claritate, în ceea ce privește drepturile și proprietatea titularilor de date, pierderea încrederii în ceea ce fac firmele agroindustriale sau alte terțe părți cu datele la nivel de fermă, anonimizarea insuficientă a datelor pentru a asigura confidențialitatea personală, accesul inclusiv utilizarea datelor în domeniul civil litigii de reglementare și propunerea de valoare a datelor.

Carbonell (2016), adaugă la aceste discuții și întrebări de etică ”big data”, menționând asimetriile de putere emergente, iar Coble și colab. (2018), leagă în continuare ”big data” cu activitatea care denaturează piața.

Rose și Chilvers (2018), ridică, de asemenea, întrebări cu privire la fenomenul de ”re-scriptare”, în special atunci când se referă la direcționalitatea căilor de inovare și la captarea agriculturii durabile de către mari tehnologii emergente, în detrimentul părăsirii părților interesate relevante.

Cu toate acestea, însă, cea de-a patra revoluție agricolă este pe drumul ei și va modela nu doar viitorul acestei industrii, ci și al comportamentului uman în ansamblul său și, prin impactul asupra prezervării mediului, și pe cel al planetei. Să sperăm că în bine.

infoFERMA Magazin