AIが農業におけるイノベーションをどのように推進し、農場から食卓まで果物を栽培、収穫、輸送しやすくしているかを段階的に説明します。
世界の人口は 2050 年までに 20 億人増加すると予測されており、食料生産量を約 60% 増加させる必要があります。人工知能 (AI) は、農業 の革新を推進することで、この課題への対応を支援しています。AI の革新は、家畜の監視、作物の成長分析、農業機械のメンテナンス時期の予測などに利用できます。農業というと、多くの場合、単に耕作を思い浮かべますが、実際にはさまざまな機能とプロセスを包含する包括的な概念です。
農業におけるAIの影響をよりよく理解するために、具体的な例として、果物のライフサイクルを取り上げてみましょう。畑から食卓に届くまでの過程で何が起こるのでしょうか？
このブログでは、AIが果物の植え付け、栽培、収穫から、加工、輸送、販売まで、プロセスのあらゆる段階でどのように役立つかを探ります。それでは始めましょう！
果樹作物のライフサイクルにおける最初のステップは、種子を選び、植えることです。農家は、どの果物をそのシーズンに栽培するかを決定する必要があります。機械学習のようなAI技術は、大量のデータを分析して、農家が特定の土壌や気候条件に最適な種子を選ぶのを支援するために使用できます。過去の気象パターン、土壌組成、作物のパフォーマンスデータを評価することで、AIは最も生育する可能性の高い最適な種子の品種を推奨できます。種子選択にAIを使用することは、多くの関心と可能性を持つ継続的な研究分野です。
例えば、2018年のCGIAR Inspire Challengeでは、よりスマートな種子選択のための機械学習を用いたプロジェクトに10万ドルが授与された。このプロジェクトは、バイオセンス研究所とCIMMYTの研究者が主導した。彼らは、メキシコの何百もの評価サイトから得たさまざまなトウモロコシ新品種に関するデータを用いて、種子の性能を予測するモデルを開発した。データ主導のアプローチをとることで、収穫が成功する可能性が高まり、不作のリスクが軽減される。最適な種子タイプが選択されると、コンピュータ・ビジョンが種子の品質をチェックする。
.webp)
コンピュータ・ビジョンは、果実の種子の高解像度画像を解析し、人間の目には見えない欠陥、病気、遺伝的形質をdetect するために使用することができます。さまざまなコンピュータ・ビジョン・タスクを使用してこれらの画像を解析し、種子の選別、等級付け、品質評価を行うことができる。これらの作業を自動化することで、AIは最高品質の種子だけを植えることを保証し、農家はより良い収穫量を達成することができる。
例えば、Seed XのGeNee™ Sorterは、種子選別プロセスを改善するAI搭載の種子選別機です。この選別機は、種子を発芽する可能性が高い高品質の種子をプライマリボックスに、発芽する可能性が低い種子をセカンダリボックスに分類します。色、形、サイズ、遺伝的純度の評価、発芽率の予測などのタスクを処理します。この選別機のおかげで、発芽率を90％以上に高めることができ、より多くの種子が正常に成長して健康な植物になります。
.webp)
AIは、土壌分析と作物のモニタリングの改善にも利用できます。高度なカメラを搭載したドローンが果樹園の上空を飛行し、土壌と植物の健康状態に関する詳細な画像を撮影します。これらの画像は処理され、土壌水分、栄養レベル、植物の健康状態の変動を示すマップが作成されます。画像分析からの洞察に基づいて、雑草の検出、成長のモニタリング、収量予測、灌漑の調整、肥料の精密な施用、および的を絞った害虫駆除などのタスクを実行できます。AIを使用したリアルタイムモニタリングは、果物の収穫量を改善し、持続可能な農業慣行を促進するのに役立ちます。
最適な時期の1日前または1日後にフィールドを収穫すると、農家の潜在的な収入が3.7％から20.4％も減少する可能性があります。 AIは、果物を摘む最適な時期を判断するのに役立ちます。 従来の収穫方法は手作業に大きく依存しており、効率が悪く、時間がかかる可能性があります。 AI支援の収穫方法では、高度なセンサーと機械学習アルゴリズムを使用して、果物の色、サイズ、環境条件に関するデータを分析し、熟度を予測します。 これにより、果物が最高の状態で収穫され、収穫量が増加し、廃棄物が減少します。
.webp)
収穫の後、次の重要なステップは、最良の農産物が消費者の手に届くよう、果物の選別と等級分けを行うことだ。AIは果物のセグメンテーションのボリューム分析に利用できる。以下のようなコンピュータ・ビジョン・モデルを適用することで Ultralytics YOLOv8のようなコンピュータ・ビジョン・モデルを適用することで、果物のサイズ、形状、品質を評価することができる。
このプロセスでは、ベルトコンベア上の果物の高解像度画像をキャプチャし、YOLOv8 モデルを使用して個々の果物をセグメンテーションし、体積分析を実行してサイズと形状を測定し、欠陥をdetect 。分析結果に基づいて、果物は自動的に選別され、適切な包装、加工、流通のために異なるカテゴリーに等級分けされる。AIによる選別と等級付けは、効率性、正確性、一貫性を向上させ、無駄を省き、収穫物の価値を最大化する。
果物の選別と等級付けが終わると、自動包装機が正確に梱包する。AI駆動のOCR（光学式文字認識）システムは、ラベル、バーコード、その他の重要な情報が規格や規則に準拠しているかどうかを確認しながら、包装が正確かどうかをチェックすることができる。このように包装を検査することで、賞味期限切れの青果物のような事態を避けることができる。AIは間違ったラベルや期限切れの日付をdetect し、製品が消費者に届く前に修正するようフラグを立てることができる。
さて、最高の果物がパッケージされ、配達の準備ができているとしましょう。AIは、ルートを最適化することで、果物の物流と輸送を改善できます。輸送中に果物を新鮮に保ち、最も効率的な配送ルートを見つけることは、主要な課題です。AIアルゴリズムは、交通パターン、気象条件、配送スケジュールを分析して、最適なルートを決定し、移動時間とコストを削減できます。
果物が店舗に到着した後も、AIは在庫管理と需要予測において重要な役割を果たし続けます。AIシステムは、販売データ、顧客の好み、季節的な傾向を分析して、需要をより正確に予測できます。小売店は、AIからの洞察に基づいて最適な在庫レベルを維持し、過剰在庫または在庫切れのリスクを軽減できます。
コンピュータビジョンは、店舗でリアルタイムに棚の在庫を監視するために使用できます。物体検出を使用すると、AI搭載カメラは、在庫が少ない場合や不適切に配置されている場合を特定し、スタッフに補充または棚の再配置を警告できます。AIは、適切な量の新鮮な農産物を適切なタイミングで利用できるようにすることで、顧客満足度を向上させ、食品廃棄物を削減するのに役立ちます。
AIは、消費者がより質の高い果物を手に入れるために大きな役割を果たす可能性を秘めている。果物業界におけるAI統合の成功例は、ネイチャー・フレッシュ・ファームである。ネイチャー・フレッシュ・ファームは、AI技術を使って種から店舗までのオペレーションを変革した。AIを搭載したセンサーとデータ分析により、温室内の気候や湿度レベルから農産物の輸送ロジスティクスに至るまで、あらゆるものをtrack ・管理している。ネイチャー・フレッシュ・ファームは栽培条件を最適化し、灌漑をコントロールし、コストを削減した。また、AIシステムは、農産物を包装してから24～48時間以内にスーパーマーケットの棚に届けることができ、輸送時間を大幅に短縮し、鮮度を維持している。
AIを果物産業で使用することには多くの利点がある一方で、潜在的な欠点もいくつかあります。
種子の選別から果実の成熟まで、AIは農場から食卓に至るまで、農産物のライフサイクル全体にわたって農業を変革しています。AIは、農家が土壌の健康状態を監視し、最適な収穫時期を予測し、農産物を正確に選別するのに役立ちます。資源を最適化し、廃棄物を削減し、収穫量を向上させることで、AIは農業をより効率的かつ持続可能なものにします。コスト、技術的な専門知識の必要性、データ品質への依存などの課題はありますが、AIの利点により、多くの場合、これらの課題は克服する価値があります。そのため、AIを導入する農家がますます増えています。
AIについて学び続けるために、コミュニティと繋がりましょう！GitHubリポジトリをチェックして、製造業やヘルスケアなどの業界で革新的なソリューションを創出するために、私たちがどのようにAIを使用しているかを発見してください。🚀
