مقدمه
در جهان امروز همراستا با رشد قابل‌توجه جمعیت، منابع طبیعی کمیاب‌تر می‌شود و تغییرات آب و هوایی به طور چشمگیری رخ می‌دهد، و این به این معنا است که نقش صنعت کشاورزی به‌منظور تامین غذای جهانی پررنگ‌تر می‌شود.
توجه به این امر با پیشرفت‌های اخیر در چارچوب‌های قانونی و سیاست‌ها، از جمله تغییرات مورد انتظار در سیاست کشاورزی مشترک (CAP)(Common Agricultural Policy) در اتحادیه اروپا دیده می‌شود.
نویسندگان
شهره مهرآسا
مدیر پروژه شرکت مگفا
فاطمه سلیمانی روزیهانی
مشاور شرکت مگفا
برای پاسخگویی به تغییرات سریع محیطی و حفظ جایگاه خود در رقابت جهانی، شرکت‌ها و سازمان‌هایی که در بخش کشاورزی فعالیت می‌کنند باید سطح بالایی از آگاهی، عملکرد و واکنش سریع را به هنگام تدوین و اجرای استراتژی‌های خود داشته باشند.
در این زمینه پیشرفت‌های فناورانه اخیر در زمینه هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء، بلاک‌چین و دیگر حوزه‌های دیجیتال، در تولید کشاورزی و زنجیره ارزش به کار گرفته می‌شود. مشخصا استفاده از کشاورزی دقیق(precision farming)، رباتیک و هواپیماهای بدون سرنشین نه تنها تولید را افزایش داده و مصرف منابع را بهینه می‌سازد، بلکه ضایعات را نیز کاهش می‌دهد و قابلیت ردیابی و حفظ کیفیت مواد غذایی را تضمین می‌کند.
بر اساس این پیشرفت‌ها، این نوید داده می‌شود که در حال حرکت به سمت یک دوره چالش برانگیز و در عین حال هیجان‌انگیز صنعت کشاورزی هستیم.
هم‌گرایی فزاینده فن‌آوری و کشاورزی که اگ‌تک (AgTech) نامیده می‌شود، این صنعت را برای ابتکارات جدید کارآفرینی، سرمایه‌گذاری مالی و خوشه‌بندی بنگاه‌های اقتصادی جذاب می‌سازد.
انقلاب صنعتی چهارم در حوزه کشاورزی
بخش کشاورزی همانند سایر بخش‌های اقتصاد تحت تاثیر انقلاب صنعتی چهارم قرار گرفته است. سوال اساسی در اینجا این است که چگونه نوآوران در فرصت‌های رشد بخش کشاورزی سرمایه‌گذاری می‌کنند و بذرهای چهارمین انقلاب کشاورزی را می‌کارند.
در پاسخ به این سوال باید گفت، نوآوران مختلف می‌کوشند تا سه فرصت رشد را در این حوزه بدست آورند. این فرصت‌ها به ترتیب عبارتند از:
۱. افزایش کارایی محصول
ده درصد جمعیت جهان دچار سو تغذیه هستند و این نرخ به سرعت در حال رشد است در نتیجه ضرورت زیادی برای افزایش بازده محصول احساس می‌شود.
۲. افزایش کارایی زنجیره تامین
کاهش میانگین زیان زنجیره ارزش در بخش ابتدایی تولید، اهرم قوی در بهبود بازده زنجیره است.
۳. کاهش پیچیدگی در طول زنجیره ارزش کشاورزان
از آنجا که امروزه کشاورز با پیچیدگی‌های فراوانی روبه‌رو است و در آینده حتی با سردرگمی‌های ناشی از فناوری بیشتری مواجه خواهد شد، مایل به پرداخت هزینه راه‌حل‌ها و اکوسیستم‌های یکپارچه است.
عرصه های ورود نوآوری به حوزه کشاورزی
در حالی که شرکت‌های سرمایه‌گذاری سنتی به کندی در این حوزه مشارکت می‌نمایند، شرکت‌های بزرگ آگروشیمیایی(Agrochemical) به سرعت در فن‌آوری کشاورزی سرمایه‌گذاری می‌کنند. با نگاهی به اکوسیستم کشاورزی، پنج زمینه اصلی نوآوری وجود دارد که مبتکران به طور فزاینده‌ای در آن فعال هستند:
۱-تغییر مسیر زنجیره‌های ارزش:
فعالان زیادی تلاش می‌کنند تا با کاهش مراحل زنجیره ارزش از طریق تحویل مستقیم محصول به مصرف‌کننده، تولید بسته‌های مواد غذایی، تجارت الکترونیک و غیره، ناکارآمدی زنجیره تامین، را از بین ببرند.
۲-فن‌آوری بهره‌وری محصول:
شرکت‌های نوپا، و مبتکران صنایع مختلف، پهپادها، ربات‌ها، کلان داده و پلتفرم‌های اشتراک گذاری و همچنین آبیاری، خاک و فن‌آوری‌های زراعی را برای افزایش بازده موثر، پیشنهاد می‌دهند.
۳-مواد شیمیایی زیستی و انرژی زیستی:
مبتکران برای کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی تلاش می‌کنند، با استفاده از دانش آگروشیمی مواد زیستی تولید کنند و همچنین در تولید انرژی زیستی فعالیت نمایند.
۴-فناوری غذایی و گوشت مصنوعی:
از آنجا که برای تولید یک کیلوگرم گوشت هشت کیلوگرم دانه لازم است، شرکت ها در حال تولید گوشت و تخم مرغ‌های گیاهی برای رسیدن به “پروتئین پایدار” هستند.
۵-زراعت فراگیر و عمودی:
یکی از جوان‌ترین زمینه‌های نوآوری، گلخانه‌های هوشمند و کشاورزی فراگیر است.
انقلاب صنعتی چهارم پس از رشد دو برابری طی سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۵، روی یک مسیر رشد نمایی در زمینه سرمایه‌گذاری در اگ‌تک قرار دارد و فین‌تک‌های این حوزه، رشد حیرت‌آوری را دنبال می‌کنند. پس از آمریکا، کشورهای دیگر مانند اسرائیل، چین و هند نیز در حال ورود به چهارمین انقلاب کشاورزی هستند و در طول مسیر به حوزه‌های نوآوری بیشتری می‌پردازند.
اکنون زمان مناسبی برای سرمایه‌گذاری در اگ‌تک است؛ دلایل این امر را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:
۱. رشد سریع و نامرئی:
اگ‌تک هنوز در رادار سرمایه‌گذاران سنتی نیست، اما سرمایه‌گذاری در مواردی مانند فین‌تک با ۶۳ درصد نرخ رشد مرکب سالانه در فاصله سال‌های ۲۰۱۵ – ۲۰۱۰ همراه بوده‌است.
۲. راحت و بی‌دردسر:
فعالان موجود مایل به سرمایه‌گذاری ۱۰ تا ۱۵ ساله و تا ۲۵۰ میلیون دلار برای هر محصول هستند، در حالی که مبتکران در حال پیدا کردن راه‌حل‌های ناب و رفتن به‌سمت راه‌های راحت و بی‌دردسر هستند.
۳. پتانسیل عظیم بازار:
با بهره‌برداری از بازار جهانی ۳ تریلیون دلاری کشاورزی، سرمایه‌گذاران می‌توانند انتظار مقیاس پذیری و بازدهی بالای سرمایه را داشته باشند.
ابرروندها(Megatrends)
ابرروندهای تاثیرگذار در تغییر شکل اکوسیستم کشاورزی را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد. شناخت این ابرروندها به کسب‌وکارهای فعال در این حوزه کمک می‌کند تا برای پاسخگویی به چالش‌ها به بررسی اولویت‌ها و اجرای مدل‌ها بپردازند.
شکل ۲ ابرروندهای تغییر شکل اکوسیستم کشاورزی منبع: مصاحبه با خبرگان دیلویت
از کشاورزی سنتی تا اگ‌تک
برای درک خواسته‌ها و آرمان‌های بخش کشاورزی، باید توجه داشت، هنوز چالش افزایش عرضه مواد غذایی به طور قابل توجهی وجود دارد. در سطح جهانی و منطقه‌ای باید تولید افزایش بیشتری داشته باشد و چه در سطح جهانی و چه در سطح منطقه‌ای، فناوری باید تسهیل‌کننده مهمی برای این تغییر باشد.
صنعت کشاورزی یک صنعت جهانی به ارزش ۲.۴ تریلیون دلار است که روز‌به‌روز بزرگتر می‌شود. ۱.۳ میلیارد نفر در این صنعت شاغل هستند، یعنی ۱۹٪ از جمعیت جهان. به عنوان مثال، منبع اصلی تأمین معاش حدود ۵۸٪ از جمعیت هند کشاورزی است. بخش بزرگی از تولید ناخالص داخلی کشورهای غیر توسعه‌یافته به کشاورزی متکی هستند و بیشتر از هر صنعت دیگری مردم این کشورها در این صنعت مشغول به کار هستند. در کشورهای توسعه‌یافته میزان تولید محصولات کشاورزی نسبت به کشورهای در‌حال‌توسعه، که امکان استفاده از فناوری در بخش کشاورزی را ندارند، افزایش یافته است.
فناوری‌های مورد استفاده در حوزه کشاورزی در حال حاضر نقش مهمی در زمینه تولید مدرن، به ویژه برای شرکت‌های بزرگ ایفا می‌کند. رباتیک، حسگرها، رایانش ابری و بلاک‌چین، فن‌آوری‌های اصلی هستند که به عنوان کاتالیزوری برای انقلاب هوش مصنوعی در کشاورزی عمل می‌کنند.
شکل ۳، ابعاد اگ‌تک
هوش مصنوعی در کشاورزی
ارزش بازار جهانی هوش مصنوعی در صنعت کشاورزی در سال ۲۰۱۷ برابر با ۲۴۰ میلیون دلار بوده و انتظار می‌رود تا پایان سال ۲۰۲۳ به ۷۹۰ میلیون دلار برسد و افزایش نرخ رشد مرکب سالانه ۲۱.۸ را بهمراه داشته باشد.
بازار نظارت بر محصولات کشاورزی بیش از ۳۵ درصد درآمد جهانی در سال ۲۰۱۶ را به خود اختصاص داده‌است و انتظار می‌رود که پهپادهای هدایت‌شده توسط هوش مصنوعی سریع‌ترین راه‌حل برای رشد این موضوع باشد.
این فن‌آوری امکان جمع‌آوری گسترده داده‌ها را فراهم می‌کند و از طریق کشاورزی دقیق به کشاورزان اجازه می‌دهد با استفاده از منابع حداقلی، بازده را به حداکثر برسانند، در حالی که دخالت کلی در محیط‌زیست را کاهش می‌دهد.
موارد کاربرد فناوری‌های کشاورزی موجود
پیشرفت‌های فناورانه و هوش مصنوعی در حال حاضر در این صنعت به منظور ارائه راه‌حل‌ها و مقابله با چالش‌های صنعتی از جمله کمبود نیروی کار، کمبود فضا، دقت پایینِ پیش‌بینی، مدیریت تولید و ضایعات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کشاورزی عمودی
آینده کشاورزی می‌تواند به خوبی شامل مزارع عمودی خلاقانه مانند واحد ۸۴ باشد و جایگزینی برای کمبود زمین‌های کشاورزی شود*. در این مزرعه در ۶۰۰۰ فوت مربع فضا با نور LED می‌توان بیش از ۲۰۰۰۰ کیلوگرم گیاه خوراکی را در سال بهمراه ۴۰۰۰ کیلوگرم ماهی به‌روش هوشمندانه هیدروپونیک تولید نمود.
* واحد ۸۴ اولین مزرعه عمودی آبزیان شهری در انگلستان است. این مزرعه که در یک انبار صنعتی در بکتون[۱] احداث گردیده، دو شیوه زراعت آب‌زی پروری (پرورش ماهی) و هیدروپونیک (کشت گیاهان در یک محلول مغذی بدون خاک) را در یک سیستم چرخشی ترکیب نموده است.
سیستم آبیاری هوشمند
فن‌آوری آبیاری هورتاو** با نظارت بر تنش خاک در یک مزرعه، بینش ارزشمندی در مورد این مساله که آیا یک گیاه می‌تواند از آب موجود در خاک استفاده کند یا نه، ارانه می‌دهد. این سیستم از داده‌های زنده در مورد نیاز آبی گیاهان استفاده کرده و طبق آن آبیاری را مدیریت می‌کند. این امر تضمین می‌کند که فتوسنتز و تعرق در نهایت منجر به حداکثر بازده و برداشت با کیفیت بالاتر خواهد شد.
* واحد ۸۴ اولین مزرعه عمودی آبزیان شهری در انگلستان است. این مزرعه که در یک انبار صنعتی در بکتون*احداث گردیده، دو شیوه زراعت آب‌زی پروری (پرورش ماهی) و هیدروپونیک (کشت گیاهان در یک محلول مغذی بدون خاک) را در یک سیستم چرخشی ترکیب نموده است.
** Hortau: سیستم انحصاری مدیریت آبیاری است کهبه کشاورزان کمک کرده‌است تا گیاهان خود را سالم نگه داشته و از ورودی‌های خود به طور موثرتری استفاده کنند. کشاورزان با ردیابی تنش‌های خاک، به طور مستقیم میزان آب در دسترس گیاه را پیش‌بینی نموده تا در صورت نیاز برای جلوگیری از آسیب آن‌ها، گیاهان را آبیاری نمایند. این امر رشد بهینه محصول را تضمین می‌کند در حالی که مصرف آب، مصرف انرژی و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.
تراکتورهای خودران
شرکت‌هایی مثل جان دییر(John Deere) به‌منظور توسعه استفاده از تراکتورهای تمام اتوماتیک و خودران اقدام به قرار دادن سنسورها، GPS و رادارها در ماشین‌آلات خود کرده‌اند، که این تجهیزات همراه با الگوریتم‌های یادگیری ماشین در تراکتورهای تولید شده به‌کارگرفته شده‌اند. این فناوری می‌تواند شکاف عرضه ناکافی نیروی کار ماهر را در حین کاشت و برداشت پر کند و امکان کار مداوم را نیز فراهم آورد که در نتیجه به طور چشمگیری خروجی را افزایش داده و هزینه های کارکنان را کاهش می‌دهد.
گردآوری خودکار داده
شرکت‌هایی مانند امریکن رباتیکس (American Robotics)و اسکاسیژنر(Skycisionare) از حسگرها، سمپاش‌ها و همچنین الگوریتم‌های پیشرفته هوش مصنوعی و پهپادهای ارزان‌قیمت برای انجام کارهایی مانند سمپاشی و دفع آفات، کاشت گیاهان و مهم‌تر از آن جمع‌آوری داده‌ها از منابعی مانند تصاویر و ویدیوها استفاده می‌کنند. داده‌ها را می‌توان از طریق ابر برای تحلیل و توسعه مدل‌های پیش‌بینی ارسال نمود. این اقدامات می‌تواند تاثیر عمیقی بر دقت کشاورزی داشته باشد.
رویکرد اکوسیستمی در بخش کشاورزی
از آنجا که سرمایه‌گذاری در فناوری در حال حاضر بر تولید متمرکز است، باید رویکردی جامع‌تر برای تحول در مراحل بعدی زنجیره ارزش، مانند توزیع و خرده‌فروشی به‌کار گرفته شود، و همچنین نقش همه ذینفعان کلیدی شامل دولت‌ها، دانشگاهیان و مصرف‌کنندگان افزایش یابد.
یک سیستم غذایی یکپارچه بسیار پیچیده است چون شامل بسته‌بندی، توزیع، و فروش می‌شود و به روندهای مالی و بازاریابی جهانی و نیز بودجه و شیوه‌های سرمایه‌گذاری وابسته است.
در حال حاضر، سرمایه‌گذاری‌ها در بالای زنجیره ارزش متمرکز شده‌اند. این بدان معنی است که نوآوری بیشتر بر تولید متمرکز است تا توزیع و خرده‌فروشی.
از دید فنی، بزرگی و پیچیدگی موضوعات فوق‌الذکر نیاز به چارچوب‌های قوی در حوزه بین زراعی برای ذینفعان متعدد، از جمله محققان، شرکت‌های کوچک و بزرگ و همچنین قانون‌گذاران دارد.
شکل ۵ اکوسیستم یکپارچه صنعت غذایی
شکل ۶ زنجیره ارزش رویکرد اکوسیستمی
نقش ذینفعان در رویکرد اکوسیستمی
نقش هر یک از ذینفعان در اکوسیستم کشاورزی عبارتند از:
-
دولت‌ها
-
ایجاد سیاست‌هایی برای استفاده از فن‌آوری هوش مصنوعی و فن‌آوری‌های پیشرفته و همچنین ایجاد انگیزه به‌منظور نوآوری در توسعه راه‌حل‌های فناورانه
-
ارائه خدمات مطلوب مالیاتی و حمایت از کسب وکارهای کوچک
-
تدوین خط‌مشی‌ها بر اساس شواهد.
-
-
دانشگاه
-
فراهم نمودن امکان دسترسی به نتایج تحقیقات. تمامی ذینفعان باید اهدافی را که دربرگیرنده مفاهیم علم باز، شامل کدهای منبع باز و داده هستند، بپذیرند.
-
اطلاع‌رسانی و آموزش این اکوسیستم و همچنین نقش فن‌آوری‌های پیشرفته و هوش مصنوعی به نسل جدید
-
-
سرمایه‌گذاران و موسسات مالی
-
سرمایه گذاران مالی باید علاقه خود را به فن‌آوری‌های کشاورزی حفظ کنند. سرمایه‌گذاری در اگ‌تک به طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش‌یافته است و در ۵ سال گذشته به عدد ۶.۷ میلیارد دلار رسیده‌است و فقط طی یک‌سال گذشته این رقم برابر با ۱.۹ میلیارد دلار بوده‌است.
-
کمک‌های اتحادیه اروپا به منظور افزایش بهره‌وری و ارتقاء کیفیت محصولات کشاورزی در دسترس کشاورزان است. اتحادیه اروپا قصد دارد برنامه‌های مالی جدیدی را برای ترغیب کشاورزان به پذیرش فن‌آوری‌های جدید معرفی کند.
-
-
کشاورزان
-
اتخاذ سیاست‌های بلندمدت به منظور دستیابی به حفظ و پایداری مزارع
-
ترویج و پذیرش فن‌آوری‌های جدید
-
-
مواد غذایی و خرده فروشی
-
خرده فروشان و ارائه دهندگان مواد غذایی به‌منظور کاهش ۲۵ درصدی ضایعات باید از فن‌آوری‌های جدید استفاده نمایند و بر همین اساس نیازهای مصرف کنندگان را برآورده کنند.
-
نخستین سطل زباله مبتنی بر هوش مصنوعی وین‌نو* است که در صنعت هتلداری بکارگرفته شده‌است و هدف آن کاهش ضایعات مواد غذایی است. مقیاس‌های هوشمند و کنتورهای هوشمند برای شناسایی هدررفت مواد غذایی برنامه‌ریزی شده‌اند.
-
کاربرد فناوری می‌تواند شفافیت را با امکان ردیابی و تایید منشا یک محصول تضمین نماید.
-
-
فعالان فناوری
-
ارائه تحلیل‌های تجربی امکان شبیه‌سازی مقیاس انبوه سناریوها را فراهم می‌کند.
-
برای درک شواهد مبتنی بر هوش مصنوعی، لازم است که پارادایم‌های بصری مناسب و چندوجهی را به کارگرفته‌شود و هوش‌مصنوعی قابل تفسیر را به لایه تشریح سیستم‌های هوش مصنوعی اضافه نمود.
-
*AI bin Winnow: وین‌نو، پیشرفته‌ترین فن‌آوری پسماند مواد غذایی در بازار است که با استفاده از هوش مصنوعی، کارایی عملیاتی و دقت داده را به حداکثر رسانده و موجب کاهش هدررفت مواد غذایی شده‌است. در صورت تجهیز به این فناوری هزینه‌های آشپزخانه‌ها تا ۸ درصد در سال کاهش می‌یابد.
جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
بکارگیری فناوری‌های دیجیتال می‌تواند به طور قابل‌توجهی در شکل دادن به جهانی پایدارتر و منابعی کارآمدتر نقش داشته باشد.
