منذ فجر الزراعة قبل حوالي 10 آلاف سنة، ارتبطت صحة الزراعة ارتباطًا وثيقًا بصحة الكوكب. والآن تعمل أزمة المناخ على تعطيل الزراعة في جميع أنحاء العالم.
ومع ذلك، نظرًا لأن أنماط الطقس التي لا يمكن التنبؤ بها بشكل متزايد وتغيرات درجات الحرارة تهدد المحاصيل، تأمل إحدى الشركات الناشئة أن يتمكن الذكاء الاصطناعي (AI) من مساعدة المزارعين على التكيف مع بيئة سريعة التغير.
تستخدم شركة Avalo، وهي شركة لتطوير المحاصيل مقرها في ولاية كارولينا الشمالية، نماذج التعلم الآلي لتسريع عملية إنشاء أصناف محاصيل جديدة وقادرة على الصمود.
تتمثل الطريقة التقليدية لاختيار السمات المفضلة في المحاصيل في تحديد النباتات الفردية التي تظهر هذه السمات – مثل مقاومة الجفاف – واستخدام تلك النباتات لتلقيح نباتات أخرى، قبل زراعة تلك البذور في الحقول لمعرفة مدى أدائها. لكن تلك العملية تتطلب زراعة النبات طوال دورة حياته بالكامل لرؤية النتيجة، الأمر الذي قد يستغرق سنوات عديدة.
يستخدم أفالو خوارزمية لتحديد الأساس الجيني للصفات المعقدة مثل الجفاف أو مقاومة الآفات في مئات أصناف المحاصيل. يتم تلقيح النباتات بطريقة تقليدية، لكن الخوارزمية يمكنها التنبؤ بأداء البذرة دون الحاجة إلى زراعتها، مما يؤدي إلى تسريع العملية بنسبة تصل إلى 70%، وفقًا لما ذكره ماريانو ألفاريز، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة أفالو.
وأوضح ألفاريز لشبكة CNN: “ما نقوم به، في نهاية المطاف، هو نفس العملية التي حدثت منذ آلاف السنين”.
“يقوم شخص ما في بيوتنا الزجاجية كل يوم تقريبًا بأخذ زهرتين وفركهما معًا لإنتاج البذور… والفرق في عمليتنا هو أن الكمبيوتر يخبر الشخص بالزهور التي يحتاج إلى قطفها لتجميعها معًا.
“نحن في الواقع نقوم فقط بالتهجين التقليدي وتسريعه بالمعلومات، بدلاً من محاولة تغيير الطريقة التي يقوم بها الناس بذلك”.
تتضمن الطريقة القديمة للتهجين فرك زهرتين معًا. – سي إن إن
تقليل هدر الطعام
الهندباء التي يمكن زراعتها لصنع المطاط، والطماطم المقاومة للحرارة، والقطن المقاوم للجفاف كلها قيد العمل في أفالو، كما هو الحال مع البروكلي الصالح للأكل بالكامل، والذي تم إنشاؤه لتقليل هدر الطعام.
عادةً ما يتم استهلاك 20% فقط من إجمالي الكتلة الحيوية لمحصول البروكلي بأكمله، وفقًا للرئيس التنفيذي لشركة Avalo Brendan Collins. البروكلي Tenderstem، المعروف أيضًا باسم البروكوليني، صالح للأكل تمامًا ولكنه نبات مختلف – مزيج من البروكلي واللفت الصيني (جاي لان).
حصلت أفالو على مئات من أصناف البروكلي لتمكين الذكاء الاصطناعي من تحديد السمات المرغوبة، وإنتاج بروكلي يمكن أن يؤكل غصنًا وأوراقًا وكل شيء. ومن المقرر أن يكون أول منتج متاح تجاريًا للشركة، في عام 2026، ويستغرق وصوله إلى السوق ثلاث سنوات – وهو نصف الوقت الذي يستغرقه نوع البروكلي الجديد النموذجي، وفقًا لأفالو.
قال كولينز: “الأوراق تشبه الكرنب أو أي شيء تراه تقليديًا في السلطة”. “ثم الغصن نفسه يشبه غصن البروكلي المبهج والعطاء جدًا الذي قد تكون على دراية به.”
وأضاف أنه يمكن زراعة البروكلي باستخدام طاقة وأسمدة أقل من أي صنف آخر متاح.
تقول Avalo إن خوارزمية التعلم الآلي الخاصة بها تعمل على تسريع العملية التقليدية. – سي إن إن
الدكتور شروتي ناث هو عالم مناخ في جامعة أكسفورد، وهو غير مشارك في مشروع أفالو. وقالت لشبكة CNN في رسالة بالبريد الإلكتروني: “لقد أظهر أداء الذكاء الاصطناعي في اكتشاف الجينات وتعدينها وعدًا كبيرًا”. “إن إنشاء الرابط النهائي لتوفير المعلومات حول التربية المستقبلية التي من شأنها أن تساعد في التغلب على تغير المناخ هي فكرة ممتازة.”
وقال ناث: “إن هذا النوع من التكنولوجيا – إذا تم تنفيذه بشكل صحيح – يعد بمثابة تغيير كبير وسيسمح بتخطيط أفضل قبل مواسم النمو”.
ومع ذلك، حذر ناث من أن استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي لاتخاذ قرارات التربية قد ينطوي على مخاطر محتملة.
“على سبيل المثال، بعض السمات التي تعتبر مفيدة للجفاف – دعنا نقول – ربما تم التقاطها بشكل خاطئ بسبب الخصائص الوراثية العديدة التي تدفع القدرة على التكيف مع الجفاف. وقالت: “من الواضح أن القدرة على اختبار ذلك أمر صعب للغاية نظرًا لأنه لا يمكنك إنشاء مرشح “تحكم” للتحقق منه”.
وأضاف ناث: “علاوة على ذلك، تحتاج نماذج الذكاء الاصطناعي لهذه الأساليب إلى أن تكون مقيدة للتأكد من أنها لا “تبالغ” في خصائص غير موجودة، لا سيما في ضوء تعقيد مشكلة النمذجة هذه”. “بما أن عواقب سوء التنبؤ في هذه الحالة قد يكون لها تأثيرات غير متناسبة، فإن التأكد من ذلك أمر حيوي.”
الجهود العالمية
مع تفاقم أزمة المناخ، هناك جهود في جميع أنحاء العالم لإيجاد أصناف محاصيل أكثر مرونة. تعاونت شركة Silal للتكنولوجيا الزراعية ومقرها الإمارات العربية المتحدة مع شركاء دوليين مثل شركة التكنولوجيا الحيوية Bayer، وتقوم بفحص مجموعة متنوعة من البذور لتقييم مقاومتها للجفاف والحرارة والملوحة، واختبارها في مزارعهم في أبو ظبي.
أمضى سلال العامين الماضيين في تطوير نوعين جديدين من الكينوا، مناسبين للنمو في البيئة الصحراوية القاحلة في الإمارات العربية المتحدة، وتأمل أن يصبحا محصولاً بديلاً في المنطقة.
وقال شمال محمد، مدير شركة سلال لشبكة سي إن إن: “لقد كانت التجربة ناجحة للغاية حتى الآن”.
“سوف ننظر في كيفية تطوير سلسلة توريد الكينوا في دولة الإمارات العربية المتحدة ومن ثم تقديم هذا الغذاء الصحي للأمة.”
المرافق في المقر الرئيسي لشركة Avalo's North Carolina. – سي إن إن
ويأمل أفالو أن تساعد مثل هذه الابتكارات في حماية سبل عيش المزارعين في مواجهة الظروف الجوية المتقلبة بشكل متزايد مع استعادة المزيد من التنوع الطبيعي لتنمية المحاصيل.
وقال ألفاريز: “إذا تمكنا من إطلاق صنف جديد كل 10 سنوات فقط، فسنكون دائمًا متأخرين 10 سنوات عن الظروف المناخية، أو أحدث الأمراض أو أحدث ضغط للآفات”.
“ولكن إذا تمكنا من إطلاق أصناف جديدة كل أربع إلى خمس سنوات، فإننا نقترب كثيرًا من مواكبة معدل التغير البيئي الذي يراه المزارعون فعليًا في حقولهم.
“إنه يمنحني الكثير من الأمل لأنني أعتقد أننا سنحتاج إلى بعض النتائج المثيرة للاهتمام والمفاجئة إذا أردنا الحفاظ على استقرار نظامنا الزراعي خلال الثلاثين إلى الخمسين عامًا القادمة.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com