AI đưa robot laser xuống ruộng, giúp nông dân diệt cỏ và sâu bệnh
Tại thung lũng Salinas, nơi được mệnh danh là “vựa rau” của nước Mỹ, trí tuệ nhân tạo đang giúp nông dân giải quyết những bài toán vốn phụ thuộc vào lao động thủ công và hóa chất.
Robot tự hành dùng camera độ phân giải cao, laser và tia cực tím có thể nhận diện cỏ dại, tiêu diệt sâu bệnh và hoạt động xuyên đêm, mở ra một mô hình canh tác chính xác hơn, ít hóa chất hơn và giảm đáng kể chi phí nhân công.
Robot AI giúp nông dân nhận diện và “bắn” cỏ dại
Trong nhiều thế hệ, nông dân dựa vào ba công cụ chính để bảo vệ mùa màng là lao động thủ công, thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu. Nhưng khi chi phí nhân công tăng, thiếu lao động ngày càng nghiêm trọng và cỏ dại phát triển khả năng kháng thuốc, phương thức truyền thống bắt đầu bộc lộ giới hạn. Tại California, những thay đổi này đang diễn ra rõ nét.
Thung lũng Salinas thường được gọi là “Salad Bowl” của nước Mỹ bởi đây là một trong những vùng sản xuất rau ăn lá quan trọng nhất quốc gia, đặc biệt là xà lách, rau bina và nhiều loại rau xanh khác. Với quy mô sản xuất lớn, bất kì vấn đề nào liên quan đến nhân công, sâu bệnh hay hóa chất đều có thể tác động trực tiếp đến chi phí và năng suất.
Trước đây, để kiểm soát cỏ dại, các trang trại phải thuê những đội ngũ lớn để làm cỏ bằng tay hoặc phun thuốc diệt cỏ nhiều lần trong mùa vụ. Cả hai phương pháp đều ngày càng tốn kém.
AI đang mở ra một cách tiếp cận khác. Thay vì xử lí cả cánh đồng, máy móc có thể xác định chính xác cây nào là cây trồng, cây nào là cỏ dại rồi chỉ tác động vào mục tiêu cần loại bỏ.
Một trong những công nghệ gây chú ý nhất là LaserWeeder của Carbon Robotics. Robot này kết hợp trí tuệ nhân tạo, camera độ phân giải cao và hệ thống laser để quan sát từng khu vực trên ruộng. Khi phát hiện một cây cỏ dại mọc giữa cây trồng, hệ thống AI phân tích hình ảnh, xác định mục tiêu rồi kích hoạt tia laser để phá hủy cỏ mà hạn chế ảnh hưởng đến cây trồng xung quanh.
Điểm khác biệt nằm ở việc robot không cần phun hóa chất lên toàn bộ khu vực. Thay vì sử dụng thuốc diệt cỏ để tác động đồng thời lên hàng nghìn mét vuông, hệ thống thị giác máy tính có thể tìm đúng đối tượng cần xử lí. Laser sau đó thực hiện nhiệm vụ gần như tức thời.
Các phiên bản mới nhất của hệ thống được cho là có khả năng xử lí hàng trăm nghìn cây cỏ dại mỗi giờ. Điều này cho phép robot bao phủ những diện tích lớn mà không cần một đội ngũ lao động đông đảo.
Với người nông dân, lợi ích không chỉ nằm ở việc giảm nhân công. Phương pháp này còn tạo ra một lựa chọn thay thế trong bối cảnh nhiều loại cỏ dại tại Bắc Mỹ đang ngày càng kháng các loại thuốc diệt cỏ phổ biến. Khi hóa chất mất dần hiệu quả, việc tiêu diệt trực tiếp cỏ dại bằng năng lượng laser trở thành một hướng đi đáng chú ý.
Robot tuần tra ban đêm dùng tia cực tím để đối phó sâu bệnh
Nếu LaserWeeder tập trung vào cỏ dại, TRIC Robotics lại phát triển một hướng tiếp cận khác nhằm xử lí sâu bệnh và các tác nhân gây bệnh cho cây. Hệ thống robot tự hành Luna có thể di chuyển trên cánh đồng vào ban đêm, sử dụng tia cực tím C (UV-C) để tác động lên DNA của sâu bệnh, nấm mốc và các mầm bệnh nấm.
Robot đồng thời được trang bị hệ thống hút để loại bỏ côn trùng khỏi cây trồng. Việc hoạt động vào ban đêm không phải lựa chọn ngẫu nhiên. Tia UV-C có thể được sử dụng hiệu quả hơn trong điều kiện tối, đồng thời việc xử lí vào ban đêm giúp hạn chế ảnh hưởng đến các hoạt động canh tác diễn ra ban ngày.
Kết hợp ánh sáng với cơ chế loại bỏ côn trùng vật lí, Luna mang đến một phương pháp kiểm soát sâu bệnh không dựa hoàn toàn vào thuốc hóa học. Đây chính là một trong những thay đổi quan trọng nhất mà robot AI có thể mang lại cho nông nghiệp. Thay vì dùng một lượng lớn hóa chất để xử lí toàn bộ khu vực, máy móc chỉ tác động vào đúng mục tiêu.
Một số trang trại ứng dụng công nghệ này được cho là đã giảm lượng thuốc trừ sâu sử dụng tới 70%. Nếu được duy trì trên quy mô lớn, việc giảm hóa chất có thể mang lại nhiều lợi ích. Chi phí mua và phun thuốc giảm xuống, trong khi đất có thể ít chịu tác động từ việc sử dụng hóa chất trên diện rộng.
Quan trọng hơn, giảm phụ thuộc vào thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ cũng giúp hạn chế nguy cơ sâu bệnh và cỏ dại hình thành khả năng kháng các hoạt chất truyền thống.
Với nông nghiệp hiện đại, đây là vấn đề ngày càng cấp thiết. Khi một loại thuốc mất hiệu quả, nông dân thường phải tăng liều, thay đổi hoạt chất hoặc tìm phương pháp mới, kéo theo chi phí cao hơn. Robot có thể phá vỡ vòng lặp này bằng cách chuyển từ kiểm soát hóa học sang kiểm soát vật lí và chính xác.
Bài toán kinh tế thúc đẩy cuộc cách mạng robot hóa
Môi trường không phải động lực duy nhất khiến nông dân Mỹ quan tâm đến AI. Yếu tố kinh tế mới là lí do có sức nặng nhất. Theo các trang trại đang sử dụng công nghệ, robot làm cỏ có thể giúp giảm khoảng 40% chi phí kiểm soát cỏ dại. Trong một số trường hợp, mức tiết kiệm có thể vượt 250 USD cho mỗi mẫu Anh.
Đối với các trang trại rau, nơi nhân công là một trong những khoản chi phí lớn nhất, khoản tiết kiệm này có thể tạo ra khác biệt đáng kể. Một số ước tính trong ngành cho rằng nhiều hệ thống robot nông nghiệp có thể hoàn vốn trong khoảng một đến ba năm nhờ giảm chi phí lao động và cải thiện năng suất. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng khi tình trạng thiếu nhân công ngày càng trở thành vấn đề lớn tại các vùng sản xuất nông nghiệp.
Những công việc như làm cỏ bằng tay đòi hỏi nhiều người và thường phải thực hiện lặp lại. Khi nguồn lao động khan hiếm và tiền lương tăng, mô hình này trở nên khó duy trì. Robot không hoàn toàn loại bỏ con người khỏi nông nghiệp, nhưng có thể thay đổi loại công việc mà con người đảm nhận.
Thay vì hàng chục lao động cúi xuống xử lí từng luống rau, một số công việc có thể được giao cho máy móc. Con người chuyển sang giám sát, vận hành, bảo trì và phân tích dữ liệu.
Một số trang trại như Braga Fresh cũng ghi nhận những cải thiện về sức khỏe đất và giảm sự phụ thuộc vào hóa chất. Khi cỏ dại và sâu bệnh được xử lí có chọn lọc, nông dân có thể hạn chế những đợt phun hóa chất diện rộng, qua đó giảm tác động đến các sinh vật có lợi trong đất. Một số hoạt động sản xuất cũng ghi nhận năng suất cao hơn, dù mức tăng phụ thuộc vào loại cây trồng, điều kiện canh tác và quy mô triển khai công nghệ.
Những robot đang hoạt động trên các cánh đồng California vì thế không chỉ là những cỗ máy thay thế một phần sức lao động. Chúng đại diện cho một bước chuyển rộng hơn sang nông nghiệp chính xác, nơi camera, cảm biến, thuật toán và hệ thống tự hành cùng tham gia vào quá trình sản xuất thực phẩm.
Trong tương lai, robot có thể trở nên phổ biến trên đồng ruộng giống như máy kéo hoặc hệ thống tưới tiêu ngày nay. Tuy nhiên, quá trình đó sẽ không diễn ra chỉ bằng việc đưa máy móc xuống ruộng. Chi phí đầu tư ban đầu, khả năng hoạt động trong các điều kiện địa hình khác nhau, bảo trì, độ chính xác của AI và khả năng thích ứng với nhiều loại cây trồng vẫn là những bài toán cần giải quyết.
Dẫu vậy, hướng đi đã trở nên rõ ràng. Khi nông nghiệp phải đối mặt đồng thời với thiếu lao động, chi phí tăng, cỏ dại kháng thuốc và áp lực giảm sử dụng hóa chất, những robot biết “nhìn”, “suy nghĩ” và hành động chính xác đang trở thành một lựa chọn ngày càng thực tế.
Trên những cánh đồng rau của California, cuộc cách mạng đó đang bắt đầu bằng những tia laser, những camera độ phân giải cao và các robot âm thầm tuần tra khi màn đêm buông xuống.
Tương lai của nông nghiệp có thể không chỉ được quyết định bởi hạt giống, đất và nước, mà còn bởi khả năng của AI trong việc biết chính xác cây nào cần được giữ lại và cây nào cần bị loại bỏ.