自律農業における効率性、収益性、安全性の実現

自律農場：フィクションから現実へ

1962年、オランダの生産者Cornelis Sieling氏が初の自律トラクター「Agri-bot」を発明しました。Agri-botは粗削りながら効果的な発明で、向きを変えずに両方向へ耕作可能にしました。これは溝のフィーラーホイールを用いたナビゲーションによる、世界初の完全自動自律耕作トラクターでした。Cornelis氏にはオンボードコンピュータもIoTセンサーもなく、圃場端での位置を知る手段はありませんでした。耕深や土壌硬度の分析も行っていません。テスト、分析、イノベーションはすべて機械的かつ物理的観察で行われました。1962年、生産者は土地、作物、市場に届ける機械とともに、泥にまみれて働かなければなりませんでした。Agri-botはその種の最初のイノベーションでしたが、農場を農業実験室へ変革する触媒となり、いわゆる「自律農場」の舞台を整えました。以下では、私たちが直面する社会課題、実験とイノベーションによる農業の変革、人類への影響、より自律的な農業を可能にする技術的機会について議論します。

現在、約8億人が飢餓状態にあります。2050年までに世界人口は約100億人に達します。農業業界は、人口集中が農村部の農地へ広がる中、減少し続ける収益性のある農地で70%多くの食料を生産する必要があります。さらに、生産者は現在、時間の最大40%を機器の修理と準備に費やすことがあります。高齢化する生産者人口、都市化の進行、農業生活への関心低下も、生産者と家族により長い労働時間を強いています。カナダでは、2025年までに生産者の25%が65歳以上になることなどにより、2030年までに農業関連で12万3000人の労働危機が予測されています。この赫culean（ヘラクレスのような）課題に対応するには、生産者、パートナー、研究者の集合的なアントレプレナーシップをつなぎ、テクノロジーで可能にし、真の機会主導のインペラティブで導くことが不可欠です。それにより（Ag 4.0）の時代が到来します。

Ag 4.0の核心は、モノ（機器、センサー、通信ネットワーク）によるデータ共有であり、接続と協調を通じてそれらモノの能力を効率化することです。Ag 4.0は、コスト削減、効率向上、廃棄物大幅削減、農場から食卓（フォーク）へ高品質・安全・健康的な製品を届ける機会を提供します。このデータの創造、収集、活用は、生産者に洞察と大規模なイノベーション・自動化の機会をもたらします。人工知能、データのリアルタイム取り込み・処理アーキテクチャ、デバイス間通信を可能にするIoT標準が、農業における急速な進化と自動化に影響を与えています。今日の農場は最先端の農業実験室へと急速に変わり、人間の介入をほぼ必要としない新技術が見えてきています。これらは更なる課題解決に役立ちます。

Ag 4.0では、モノが自律的、接続的、協調的であることが求められます。自律機器は、その主要な作業目標と競合する他の機器、人、動物、作物、物体に関わらず、独立して行動する能力を持ちます。自律機器はセンサーとカメラに富み、それらすべてが機器上またはIoTエッジのAIプラットフォームへフィードバックを提供します。これらのディープラーニングアルゴリズムの複雑さを継続的に最適化し、オンボード/オンセンサーの冗長システムを維持して、最適化された結果を提供し、予期せぬ事態（人の進入、他機器の故障、活動停止を強いる突然の嵐など）へのセーフティネットを提供する必要があります。

接続されたプラットフォームでは、機器がオンボードセンサーを活用して外部と通信し、エッジコンピューティング（外部センサー）能力を活用します。こうしたエッジデバイスは、環境特性（空気、土壌、水、位置など）を継続的に分析し、その分析を機器のAIモデルに提供して、機器が（例えば）特定された所有地境界内に留まることを保証します。また、センサーは圃場に限定されません。生産者はセンサー内蔵衣服を着用し、自身の正確な位置と全機器との相対位置を提供して安全を確保できます。家族のペットや家畜も同じ理由でセンサーを装着できます。自律機器が人を「見る」のは遅すぎる可能性があるのに対し、接続された車両は、センサーを持つ機器や人がどこにいても、機器がどこで作業していても「知って」います。

完全自動化農場への真の飛躍は、機器が他の機器と活動を調整する環境で訪れます。一度接続されれば、機器の最終既知位置は、それが故障した際に重要になり、生産者へアラートを送ると同時に、代替車両の派遣と修理作業指示をベンダーへ自動要求します。機器が接続されれば、利用可能なデータの津波が押し寄せ、それを管理し、合成し、アナリティクスを通じて物語を語り、生産者、投資家、パートナー、そして機器自体へ伝えるプラットフォームが必要になります。天気センサーが機器へフィードバックを提供し、雷雨の確率が農場の一部のみに影響するなら、その圃場の作業を中断し、他の圃場の機器は継続させるといったことが想像できます。

真の接続性は、自律機器と接続機器が全体的に連携して動作するときに実現します。機器は自分の位置を知り、自己診断し、他の自律・接続機器との位置関係を理解するだけでなく、他の関連情報にもアクセスできます。灌漑が開始される予定なら、それに先立ってエリアから退避し、追加灌漑が必要な場所や、雑草・害虫防除のために追加耕作が必要な場所をAIシステムから情報取得します。農業は生育期には24時間365日稼働になります。日照と疲労が作業の阻害要因ではなくなります。

自律農場はフィクションより現実に近く、Cornelis氏の時代から技術において大きな進化と加速を遂げてきました。John Deereのような企業は、衛星誘導・指示型機器から、空気・土壌・水分センサーを内蔵しリアルタイムで自動調整するより完全な自律農業機器まで、開発と改良を進めてきました。Ag 4.0の自律開発が成熟するにつれ、イノベーションはAg 5.0への新たな進化をもたらし、そこでは成果が接続・協調プラットフォームに焦点を当てます。農場は急速に「アプリ」になりつつあります。この進化は、食料に対するグローバルな消費者ニーズと、生産者の効率性、収益性、健康、安全へのニーズを整合させるロードマップとなるでしょう。