ماذا يحدث عندما يأتي الذكاء الاصطناعي إلى حقول القطن

تستخدم الزراعة الدقيقة الأدوات والتقنيات مثل GPS وأجهزة الاستشعار لمراقبة التغييرات والاستجابة لها في مجال المزرعة في الوقت الفعلي. ويشمل ذلك استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي للمهام مثل مساعدة المزارعين على تطبيق المبيدات فقط في مكان الحاجة.

ومع ذلك ، لم يتم تنفيذ الزراعة الدقيقة على نطاق واسع في العديد من المناطق الريفية في الولايات المتحدة.

ندرس المجتمعات الذكية والعلوم الصحية البيئية وصحة المجتمع وصحة المجتمع ، وشاركنا في مشروع بحثي حول استخدام الذكاء الاصطناعي واستخدام مبيدات الآفات في المجتمع الزراعي في جورجيا الريفية.

يقوم فريقنا ، بقيادة جامعة جورجيا الجنوبية ومدينة ميلن ، بدعم من التمديد التابع لجامعة جورجيا ، والمدارس الثانوية المحلية وشركة تكنولوجيا الزراعة ، وتجربة أجهزة استشعار تعمل بمنظمة العفو الدولية لمساعدة مزارعي القطن على تحسين استخدام مبيدات الآفات. تعد جورجيا واحدة من أفضل الدول المنتجة للقطن في الولايات المتحدة ، حيث تساهم القطن بحوالي مليار دولار أمريكي في اقتصاد الولاية في عام 2024. ولكن 13 ٪ فقط من مزارعي جورجيا يستخدمون ممارسات الزراعة الدقيقة.

شراكة بين القطاعين العام والخاص

يدفع الابتكار النمو الاقتصادي ، لكن الوصول إليه غالبًا ما يتوقف عند حدود المدينة الرئيسية. غالبًا ما يتم ترك المجتمعات الأصغر والريفية في كثير من الأحيان ، وتفتقر إلى التمويل والشراكات والموارد الفنية التي تغذي التقدم في مكان آخر.

في الوقت نفسه ، يتركز 75 ٪ من التأثير الاقتصادي المتوقع من الذكاء الاصطناعي في عمليات العملاء والتسويق وهندسة البرمجيات والبحث والتطوير ، وفقًا لتقرير McKinsey 2023. في المقابل ، تظل تطبيقات الذكاء الاصطناعي التي تعمل على تحسين البنية التحتية والنظم الغذائية والسلامة والصحة غير مستقرة.

ومع ذلك ، فإن المجتمعات الأصغر والريفية غنية بالإمكانات – موطن ترسيخ المؤسسات مثل الشركات الصغيرة والمجموعات المدنية والمدارس التي يتم استثمارها بعمق في مجتمعاتها. ويمكن استغلال هذه الإمكانات لتطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي التي تقع خارج مجالات الشركات التقليدية.

تساعد الشراكة من أجل الابتكار ، وهو تحالف من الأشخاص والمنظمات من الأوساط الأكاديمية والحكومة والصناعة ، في سد هذه الفجوة. منذ إطلاقها منذ ما يقرب من خمس سنوات ، دعمت شراكة الابتكار 220 مشروعًا في جميع أنحاء جورجيا وساوث كارولينا وكنتاكي وتينيسي وفرجينيا وتكساس وألاباما ، شراكة مع أكثر من 300 مجتمع على تحديات من فقر الطاقة إلى سلامة النهر.

توفر برنامج شراكة واحدة للابتكار تمويلًا للبذور والدعم الفني لفرق أبحاث المجتمع. يمكّن هذا الدعم من حل المشكلات المحلي الذي يعزز كلاً من المنح الدراسية البحثية ونتائج المجتمع. ركز البرنامج مؤخرًا على دور الذكاء الاصطناعي المدني – الذكاء الاصطناعي الذي يدعم المجتمعات والحكومات المحلية. مشروعنا حول استخدام مبيدات الآفات في حقل القطن هو جزء من هذا البرنامج.

آفات القطن والمبيدات الحشرية

مشروعنا في مقاطعة جنكينز ، جورجيا ، يختبر هذه الإمكانات. تعد مقاطعة جينكينز ، التي يبلغ عدد سكانها حوالي 8700 نسمة ، من بين أفضل 25 مقاطعات زراعية في الولاية. في عام 2024 ، تم زراعة ما يقرب من 1.1 مليون فدان من الأراضي في جورجيا مع القطن ، واستنادا إلى تعداد ملفات تعريف المقاطعات الزراعية لعام 2022 ، احتلت مقاطعة جنكينز المرتبة 173 من أصل 765 مقاطعة تنتج القطن في الولايات المتحدة.

تستفيد الدولة من التربة الخصبة ، والمناخ شبه الاستوائي إلى الإمبراطوريات ، والموارد الطبيعية الوفيرة ، والتي تدعم جميعها صناعة زراعية مزدهرة. ولكن هذه الظروف نفسها تعزز أيضا الآفات والأمراض.

يواجه المزارعون في مقاطعة جنكينز ، مثل العديد من المزارعين ، العديد من حالات الإصابة بالحشرات ، بما في ذلك بق الحشرات الرائحة الكريهة ، وديدان القطن ، وديدان الذرة ، وآثار النبات المشوهة والمن. يستفيد المزارعون من المبيدات. بدون بيانات دقيقة عن الأخطاء ، ينتهي المزارعون باستخدام مبيدات آفات أكثر مما يحتاجون إليه ، ويخاطرون بصحة السكان وإضافة التكاليف.

في حين أن هناك بعض الأدوات الحالية لإدارة الآفات المتكاملة ، مثل تطبيق Georgia Cotton Insect Advisor ، فإنها لا يتم تبنيها على نطاق واسع وتقتصر على بعض الأخطاء. الطرق الأخرى ، مثل الكشافة اليدوية التقليدية واستخدام الفخاخ اللاصقة ، كثيفة العمالة وتستغرق وقتًا طويلاً ، وخاصة في مناخ الصيف الحار.

شرع فريق البحث الخاص بنا في الجمع بين أساليب اكتشاف الآفات المبكرة القائمة على الذكاء الاصطناعي وممارسات إدارة الآفات المتكاملة وتطبيق مستشار الحشرات. كان الهدف هو تحسين اكتشاف الآفات بشكل كبير ، وتقليل مستويات تعرض المبيدات الحشرية والحد من استخدام المبيدات الحشرية في مزارع القطن في مقاطعة جنكينز. يقارن العمل طرق مراقبة الحشرات المختلفة ويقيم مستويات المبيدات في كل من الحقول والمناطق شبه الحضرية القريبة.

اخترنا ثمانية حقول قطنية كبيرة تديرها المزارعون المحليون في Millen ، وأربعة مواقع نشطة وأربعة مواقع تحكم ، لجمع العينات البيئية قبل أن يبدأ المزارعون في زراعة القطن وتطبيق المبيدات الحشرية.

وقد ساعد الفريق من خلال نظام جديد لمراقبة الحشرات القائم على الذكاء الاصطناعي يسمى FlightSensor من قبل Farmsense. يستخدم النظام خوارزمية التعلم الآلي التي تم تدريبها على التعرف على أنواع الأجنحة الفريدة لكل نوع من أنواع حشرات الآفات. تم تجهيز الفخ المتخصص بأجهزة استشعار بصرية الأشعة تحت الحمراء التي تبرز شعاع ضوء الأشعة تحت الحمراء غير المرئية – تسمى ستارة خفيفة – عبر مدخل نفق ثلاثي. يراقب المستشعر الستار الخفيف ويستخدم خوارزمية التعلم الآلي لتحديد كل أنواع الآفات كما تطير الحشرات إلى الفخ.

يوفر FlightSensor معلومات عن انتشار الحشرات المستهدفة ، مما يمنح المزارعين بديلاً عن الكشافة اليدوية التقليدية. تتيح المعلومات للمزارعين ضبط تردد ترشيح المبيدات الخاصة بهم لمطابقة الحاجة.

ما تعلمناه

فيما يلي ثلاثة أشياء تعلمناها حتى الآن:

1. إمكانات التحكم في الآفات التنبؤية – يمكن أن تساعد أدوات الذكاء الاصطناعي المزارعين تحديد مكان تفشي الآفات – قبل حدوثها. هذا يعني أنه يمكنهم علاج المجالات التي تحتاج إليها فقط ، وتوفير الوقت والعمالة والمبيدات الحشرية. إنه تحول من الرش البطاني إلى الزراعة الدقيقة – وهو بمهارات يمكن للمزارعين استخدام موسم بعد الموسم.

2. اتخاذ قرار أقوى للمزارعين – تشير النتائج الأولية إلى أن المستشعرات المقترحة يمكنها مراقبة مجموعات الحشرات بشكل فعال لمزارع القطن. حتى بعد رحيل المستشعرات ، يتحسن المزارعون الذين استخدموها في اكتشاف الآفات. ذلك لأن لوحات معلومات AI وتطبيقات الأجهزة المحمولة تساعدهم على معرفة كيف تنمو مجموعات الآفات بمرور الوقت والاستجابة لظروف ميدانية مختلفة. يتمتع الباحثون أيضًا بالقدرة على الوصول إلى هذه البيانات عن بُعد من خلال منصات المراقبة القائمة على الأقمار الصناعية على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم ، مما يزيد من تعزيز التعاون والتعلم.

3. بناء موهبة Agtech المحلية – تدريب الطلاب والمزارعين على اكتشاف آفات الذكاء الاصطناعي أكثر من حماية محاصيل القطن. إنها بناء محو الأمية الرقمية ، وفتح الأبواب لمهن Agtech وإعداد المجتمعات للابتكار المستقبلي. يمكن أن تساعد نفس الأدوات الحكومات المحلية على إدارة البعوض والقراد وفتح المزيد من ابتكارات AgTech.

مخطط للابتكار الريفي

باستخدام الذكاء الاصطناعى لاكتشاف الآفات في وقت مبكر وتقليل استخدام المبيدات ، يهدف المشروع إلى خفض المخلفات الضارة في التربة والهواء المحلي مع دعم الزراعة الأكثر استدامة. يمكن أن يكون هذا المشروع التجريبي مخططًا لكيفية استخدام المجتمعات الريفية لمنظمة العفو الدولية عمومًا لتعزيز الزراعة وتقليل مخاطر الصحة العامة وبناء الخبرة المحلية.

بنفس القدر من الأهمية ، يشجع هذا العمل المزيد من تطبيقات الذكاء الاصطناعى المدنيين – التي تستند إلى احتياجات المجتمع الحقيقية – التي يمكن للآخرين تبنيها والتكيف معها. لا تحتاج إلى أن تكون الذكاء الاصطناعي والابتكار في المناطق الحضرية أو الشركات لها تأثير كبير ، ولا تحتاج إلى أن تكون درجات التكنولوجيا المتقدمة مبتكرة. مع الشراكات الصحيحة ، يمكن لمدن صغيرة أيضًا أن تسخر الابتكارات من أجل النمو الاقتصادي والمجتمع.

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: ديبرا لام ، معهد جورجيا للتكنولوجيا؛ atin adhikari ، جامعة جورجيا الجنوبيةو James E. Thomas ، جامعة جورجيا الجنوبية

اقرأ المزيد:

لا يعمل المؤلفون على الأسهم أو استشارةها أو تلقيها من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.