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成功の種まき:農業におけるAI

Vera Ovanin

3分で読めます

2024年5月24日

AIが機械学習を通じて農業に革命をもたらし、生産性を高め、資源を最適化し、繁栄する未来のために持続可能性を促進する方法をご紹介します。

農業における人工知能(AI)は、農業に革命をもたらしています。この変革的な技術が、最先端のイノベーションとスマートな実践によって、どのように業界を再構築しているのかを解き明かしましょう。

Fig 1. 人工知能による農業の再定義。

私たちの地球上の他のどの分野が農業ほど大きな影響を与えているでしょうか?

農業は世界の経済の生命線であり、世界の国内総生産の4%を占めています。数十億の人々を養い、生活を豊かにしています。

すべての農家がピンポイントの精度で作物の収量を予測し、外科的な精度で資源を配分できる世界を想像してみてください。 

それは、それほど突飛な話ではないかもしれません。

機械学習と農業のおかげで、これはもはやハイテクな幻想ではなく、日常の現実となっています。 

農業におけるAIは、特に世界の農家の半数が既存のソリューションを知らないことを考えると、大きな可能性を秘めています。

農業におけるAIの利点

AIと農業の統合により、農業の効率と持続可能性を大幅に向上させる多くの利点がもたらされました。主な肯定的な成果は次のとおりです。

  • リソースの最適化。 自動灌漑システム、土壌センサー、予測分析などのAI駆動型ツールにより、水、肥料、その他の投入物を効率的に使用し、廃棄物を削減し、コストを削減します。
  • 生産性の向上。 作物の健康状態、土壌の状態、資源の使用状況を正確に監視および管理することで、AIは農家がより高い収量とより高品質の作物を達成するのに役立ちます。
  • 環境保護。 AIによって実現される持続可能な慣行(制御された灌漑など)は、農業の環境フットプリントを削減し、生物多様性と土壌の健康を促進します。

これらの利点を活用することで、農家はより回復力があり、生産性の高い農業システムを構築し、資源の潜在能力を最大限に引き出すことができます。

Fig 2. 新しい植物のクローズアップ。

農業の革新:データサイエンスと農業  

Vision AIは、最先端のアルゴリズムを活用して、衛星画像、ドローン、地上センサーから収集された膨大なデータセットを、実用的な洞察に変換します。その仕組みは以下のとおりです。

  • 衛星画像は、作物の健康状態と土壌の状態を広範囲に把握できます。
  • ドローンは、正確な監視のために詳細なクローズアップ画像を提供します。
  • 地上のセンサーは、水分レベル、温度、その他の重要な要素に関するリアルタイムデータを提供します。

農家がデータソース、機械学習、深層学習、コンピュータビジョンアルゴリズムを組み合わせることで、複雑で大量の情報から貴重な洞察を得ることができます。 

作物の健全性評価、土壌状態の評価、害虫の発生状況、収量予測など、あらゆるパラメータを含めるように調整できます。

AIを使用した作物と土壌のモニタリングに関する最も良い点は、農家がこれらの洞察を農業の実践にすぐに応用できることです。

時間の経過とともに、それらの応用は業務の改善、収益の増加、および持続可能性の向上につながります。                        

農業における機械学習に基づいたよりスマートな意思決定

AIのデータ駆動型アプローチにより、農家は作物を損なう可能性のある潜在的な問題に事前に対処できます。AIモデリングが農業慣行をどのように変革できるかを以下に示します。

  • 干ばつ予測。 Vision AIが差し迫った干ばつを検出した場合、農家は灌漑スケジュールを調整して水を節約し、収穫物を保護できます。これにより、最適な水利用が保証され、作物の不作を防ぎます。
  • 病気の予測。 病気の発生が予測されると、Vision AIはタイムリーな介入を可能にし、農家は早期に治療を適用して広範囲にわたる損害を防ぐことができます。そうすることで、作物の損失を最小限に抑え、収量品質を維持します。
  • 栄養管理。AIは土壌データを分析して栄養不足を判断し、農家が正確な肥料施用を行うように指示します。この的を絞ったアプローチは、土壌の健康を増進し、作物の生産性を向上させます。
  • 害虫駆除。 機械学習モデルは害虫の発生を予測できるため、農家は予防措置を講じることができます。早期の検出と治療により、害虫の個体数を抑制し、作物を保護します。

ドローンによる作物モニタリングを用いた収量予測

AIが登場する以前、農家は経験、直感、基本的な天気予報などの従来の方法に頼って農作業を行っていました。

ドローンによる作物モニタリングから得られる正確な予測を活用することで、農家はより戦略的な農業を実践できます。

作物の播種と収穫に最適な時期を選択できるため、最適なタイミングで作物を播種および収穫できます。

この先見性により、農家はリソースをより効率的に割り当てることができ、水、肥料、労働力をより適切に管理し、不必要な費用と浪費を削減できます。

さらに、収量を正確に予測できることで、市場の需要を予測し、消費者のニーズに合わせて生産を効果的に調整することができます。

米国では、現在の精密農業技術の結果として生産性が推定4%増加しており、その普及が拡大すればさらに6%増加する可能性があります。

Fig 3. 作物畑の監視。

AI水管理による収量最適化

AIは、作物の収量を予測するだけでなく、可変施肥量などの高度な技術を通じて収量を最適化するのにも役立ちます。

この手法により、AI は土壌の組成、水分量、作物の健康状態など、さまざまなデータポイントを分析します。  

その洞察を利用して、フィールド内の各パートの正確な要件を判断し、各ゾーンが必要な栄養素と水分を正確に受け取るようにします。

このシステムは、車両に搭載されたGPSユニットと電子通信を利用して、ゾーン間の施用量を調整します。

この調整を活用することで、農家は肥料や水を含む資源の最適な配分を保証することもできます。

その結果、彼らはフィールド全体で均一な成長を維持することができ、最終的にはより多くの収益と持続可能性を実現することにつながります。

AI農業は定着する

地球に対する農業の多大な影響と、生命を維持する上でのその重要な役割を考えると、AIの統合は活用されるべき新たな可能性として浮上しています。

農業におけるイノベーションの力を活用することで、農家はこれまでにないほどの洞察を得て、資源配分を最適化し、生産性を向上させ、リスクを軽減することができます。

私たちが前進するにつれて、農業における機械学習は一過性のトレンドではなく、農家が次世代のために明るい未来を育むことを可能にする、永続的な根本的な変化であることが明らかになっています。

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