از آنجایی که جهان در آستانه یک انقلاب تکنولوژیکی قرار دارد که اساساً شیوه زندگی، کار و ارتباط ما با یکدیگر را تغییر می‌دهد، بخش کشاورزی نیز متأثر از هر جنبه این تغییر خواهد بود. انقلاب صنعتی چهارم یا صنعت ۴.۰ تلفیقی از پیشرفت‌ها در هوش مصنوعی (AI)، روباتیک، اینترنت اشیا (IoT)، مهندسی ژنتیک، محاسبات کوانتومی و سایر فن‌آوری‌ها است.

این انقلاب صرفا ادامه انقلاب صنعتی سوم نیست، بلکه موجی جدید و متمایز از پیشرفت است که با طیفی از فن‌آوری‌های هوشمند مشخص می‌شود که در حال ادغام دنیای فیزیکی، دیجیتالی و بیولوژیکی با روش‌هایی هستند که هم امیدهای جدید و هم خطر بالقوه را ایجاد می‌کنند. تأثیر صنعت ۴.۰ بر کشاورزی (بخشی که دستخوش یک سری انقلاب‌های خاص خود شده است، از مکانیزاسیون تا معرفی کودهای شیمیایی و انقلاب سبز) بسیار عمیق است.

کشاورزی ۴.۰، نوید ارائه پارادایم جدیدی از “کشاورزی هوشمند” را می‌دهد که می‌تواند به طور قابل توجهی کارایی و بهره‌وری را افزایش دهد و در عین حال اثرات زیست محیطی را کاهش دهد.

کشاورزی همواره سنگ بنای تمدن بشری بوده و رزق و روزی جوامع و مواد اولیه صنایع مختلف را تامین می‌کرده است. با این حال، این بخش با چالش‌های مهمی از جمله تغییرات آب و هوایی، کمبود منابع و جمعیت رو به رشد جهانی مواجه است.

ظهور کشاورزی ۴.۰ نور امیدی را ارائه می‌دهد و نویدبخش عصر جدیدی از “کشاورزی هوشمند” است که از اتصال، اتوماسیون و تصمیم‌گیری مبتنی بر داده استفاده می‌کند. در این مقاله به بررسی انقلاب صنعتی ۴.۰ و تأثیرات آن بر صنعت کشاورزی می‌پردازیم و پتانسیل افزایش کارایی، بهره‌وری و پایداری را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

فن‌آوری‌های اصلی ۴.۰ در کشاورزی

قبل از اینکه به بررسی انقلاب صنعتی ۴.۰ و تأثیرات آن بر صنعت کشاورزی بپردازیم اجازه دهید تا فن‌آوری‌های اصلی ۴.۰ در کشاورزی را بیان کنیم. فن‌آوری‌های اصلی انقلاب صنعتی چهارم، که معمولاً به آن صنعت ۴.۰ می‌گویند، با معرفی طیف وسیعی از راه‌حل‌های نوآورانه که بهره‌وری، کارایی و پایداری را افزایش می‌دهند، بخش کشاورزی را متحول می‌کنند. برخی از فن‌آوری‌های کلیدی که این تحول را ایجاد می‌کنند عبارتند از:

۱. رباتیک و هوش مصنوعی (AI)

رباتیک مجهز به هوش مصنوعی برای کارهایی مانند برداشت، وجین و کاشت استفاده می‌شود. الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌توانند داده‌ها را برای پیش‌بینی عملکرد محصول، بهینه‌سازی زمان‌بندی کاشت، و ارائه بینشی برای تصمیم‌گیری تجزیه و تحلیل کنند. رباتیک و هوش مصنوعی (AI) اجزای اصلی صنعت ۴.۰ در کشاورزی هستند که موج نوظهور تغییرات مبتنی بر فناوری در صنعت کشاورزی به حساب می‌آیند.

رباتیک در توسعه تجهیزات خودکار برای کارهایی مانند کاشت، برداشت و وجین استفاده می‌شود. این ربات‌ها که اغلب به آنها آگروبات گفته می‌شود، مجهز به حسگرها، GPS و بینایی رایانه‌ای هستند تا به‌طور مستقل در میدان‌ها حرکت کنند و وظایف را با دقت بالا انجام دهند. از طرفی هواپیماهای بدون سرنشین یا پهبادها نیز برای نظارت بر محصولات کشاورزی، تجزیه و تحلیل مزرعه و سمپاشی آفت‌کش‌ها یا کودها استفاده می‌شوند. آنها یک دید کلی و دقیق از مزارع ارائه می‌دهند که امکان مدیریت کارآمد منابع را فراهم می‌کند.

مدل‌های یادگیری ماشینی عملکرد محصول را پیش‌بینی می‌کنند، بیماری‌ها را شناسایی می‌کنند و تأثیرات آب و هوا را بر تولید محصول پیش‌بینی می‌کنند. این به کشاورزان کمک می‌کند تا از قبل برنامه ریزی کنند و خطرات مرتبط با عوامل محیطی غیرقابل پیش بینی را کاهش دهند.

هوش مصنوعی کشاورزی دقیق را قادر می‌سازد که استفاده از منابعی مانند آب و کودها را بهینه کنند و برنامه را متناسب با نیازهای گیاهان خاص یا مناطق مزرعه بسازند. استفاده از رباتیک و هوش مصنوعی منجر به افزایش کارایی در عملیات کشاورزی، کاهش نیاز به کار دستی و به حداقل رساندن اتلاف منابع می‌شود. با ارائه مداخلات دقیق و به موقع، این فن‌آوری‌ها به افزایش عملکرد و کیفیت محصول کمک می‌کنند.

بنابراین رباتیک و هوش مصنوعی در خط مقدم چهارمین انقلاب صنعتی در کشاورزی قرار دارند و راه‌حل‌های نوآورانه‌ای را برای افزایش بهره‌وری، کارایی و پایداری در این بخش ارائه می‌دهند. همانطور که این فن‌آوری‌ها به تکامل خود ادامه می‌دهند، نقش مهمی در برآوردن تقاضای رو به رشد جهانی برای غذا به شیوه‌ای پایدار خواهند داشت.

۲. اینترنت اشیا (IoT)

دستگاه‌های اینترنت اشیا مانند حسگرها و سیستم‌های هوشمند در مزارع برای نظارت بر پارامترهای مختلف مانند رطوبت خاک، سلامت محصول و شرایط آب و هوایی مستقر می‌شوند. این جمع‌آوری داده‌ها در زمان واقعی، شیوه‌های کشاورزی دقیق را امکان پذیر می‌کند.

۳. داده‌های بزرگ و تجزیه و تحلیل داده‌ها

حجم وسیعی از داده‌های تولید شده توسط دستگاه‌های اینترنت اشیا با استفاده از تکنیک‌های کلان داده برای کشف الگوها و بینش‌هایی که می‌توانند به شیوه‌های کشاورزی آگاهانه‌تر منجر شوند، تجزیه و تحلیل می‌شوند.

۴. رایانش ابری

رایانش ابری به عنوان بخشی از چهارمین انقلاب صنعتی که اغلب به عنوان کشاورزی ۴.۰ از آن یاد می‌شود، صنعت کشاورزی را متحول می‌کند. پلتفرم‌های ابری یک مخزن متمرکز برای ذخیره و مدیریت حجم وسیعی از داده‌های تولید شده از منابع مختلف کشاورزی، مانند سنسورها و ماهواره‌ها، فراهم می‌کنند.

همچنین تجزیه و تحلیل‌های پیشرفته در ابر به پردازش این داده‌ها برای به دست آوردن بینشی در مورد سلامت محصول، شرایط خاک و الگوهای آب و هوا کمک می‌کند و تصمیم گیری آگاهانه‌تری را ممکن می‌سازد. با استفاده از محاسبات ابری، کشاورزان می‌توانند به ابزارهای پیچیده تصمیم گیری دسترسی پیدا کنند که داده‌های بلادرنگ را برای هدایت شیوه‌های کشاورزی تجزیه و تحلیل می‌کند.

این شامل نظارت بر رشد محصول، پیش‌بینی عملکرد و بهینه‌سازی تخصیص منابع برای بهره‌وری بهتر است. سرویس‌های ابری مدل پرداختی را ارائه می‌دهند که سرمایه‌گذاری اولیه در زیرساخت‌های فناوری اطلاعات را برای کشاورزان و مشاغل کشاورزی کاهش می‌دهد.

۵. یادگیری ماشینی

یادگیری ماشینی یا ML در کشاورزی ۴.۰ به کاربرد الگوریتم‌ها و مدل‌های آماری اشاره دارد که رایانه‌ها را قادر می‌سازد تا وظایف را بدون دستورالعمل‌های صریح و با تکیه بر الگوها و استنتاج انجام دهند. مدل‌های ML از داده‌های تاریخی و ورودی‌های بلادرنگ برای پیش‌بینی نتایج آتی، مانند بازده محصول، هجوم آفات و رویدادهای آب‌وهوا استفاده می‌کنند.

با تجزیه و تحلیل داده‌های حسگرها و ماهواره‌ها، ML به کاشت دقیق، آبیاری، کوددهی و برداشت کمک می‌کند که منجر به افزایش کارایی و کاهش ضایعات می‌شود. همچنین بینایی کامپیوتری و الگوریتم‌های ML می‌توانند بیماری‌های گیاهی و آسیب آفات را شناسایی کنند و امکان مداخله به موقع برای محافظت از محصولات را فراهم کنند.

ML زنجیره تامین کشاورزی را با پیش‌بینی تقاضا، بهینه‌سازی مسیرهای تحویل و کاهش فساد افزایش می‌دهد. الگوریتم‌های ML داده‌های خاک را تجزیه و تحلیل می‌کنند تا تناوب زراعی، برنامه‌های آبیاری و مدیریت مواد مغذی را برای رشد بهینه گیاه توصیه کنند.

۶. هواپیماهای بدون سرنشین

پهپادها که به عنوان وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین نیز شناخته می‌شوند، تأثیری دگرگون کننده بر صنعت کشاورزی ۴.۰ دارند. هواپیماهای بدون سرنشین با ارائه داده‌های هوایی دقیق به کشاورزان کمک می‌کنند تا تصمیمات آگاهانه‌ای در مورد مدیریت محصول بگیرند. آنها با بهینه‌سازی مدیریت منابع، که در مواجهه با تغییرات اقلیمی و نیاز به استفاده کارآمد از زمین ضروری است، نقش مهمی در کشاورزی پایدار ایفا می‌کنند.

پهپادها با جمع‌آوری داده‌ها در مورد الگوهای رشد و سلامت محصول، به کاهش مقدار کود و آفت‌کش‌های مصرفی کمک می‌کنند، بنابراین در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌کنند و ضایعات را کاهش می‌دهند.

۷. مزارع عمودی

کشاورزی عمودی یک رویکرد دگرگون کننده در کشاورزی ۴.۰ است که با کشت محصولات در لایه‌های عمودی روی هم، اغلب در محیط‌های کنترل شده مانند ساختمان‌ها یا انبارها مشخص می‌شود. این مزارع با رشد محصولات در لایه‌های عمودی، سطح زمین مورد نیاز برای کشاورزی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند و امکان کشاورزی در محیط‌های شهری یا مناطق با فضای محدود را فراهم می‌کنند.

مزارع عمودی از فن‌آوری برای کنترل عوامل محیطی مانند دما، رطوبت، نور و مواد مغذی استفاده می‌کنند که منجر به رشد قابل پیش‌بینی و بهینه‌تر محصول می شود. مزارع عمودی به جای تکیه بر نور خورشید، اغلب از نور ال ای دی استفاده می‌کنند که می‌تواند متناسب با نیازهای خاص گیاهان مختلف برای افزایش رشد و عملکرد باشد.

مزارع عمودی می‌توانند محصولات زراعی را در تمام طول سال تولید کنند که منجر به عملکرد بالاتر در مقایسه با روش‌های کشاورزی سنتی می‌شود. با پیشرفت فن‌آوری و مقرون به صرفه‌تر شدن، انتظار می‌رود کشاورزی عمودی رایج‌تر شود و به امنیت غذایی و پایداری شهری کمک کند.

۸. انرژی خورشیدی

تاثیر انرژی خورشیدی در صنعت کشاورزی ۴.۰ بسیار قابل توجه است. انرژی خورشیدی یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر برای فن‌آوری‌های مختلف کشاورزی فراهم می‌کند که منجر به افزایش کارایی عملیاتی می‌شود. با استفاده از سیستم‌های انرژی خورشیدی، کشاورزان می‌توانند وابستگی خود را به منابع انرژی سنتی کاهش دهند، که می‌تواند گران‌تر و سازگار با محیط زیست کمتر باشد.

انرژی خورشیدی با کاهش ردپای کربن و کمک به حفظ منابع طبیعی به پایداری شیوه‌های کشاورزی کمک می‌کند. استفاده از انرژی خورشیدی از تکنیک‌های کشاورزی نوآورانه مانند خشک‌کن‌های خورشیدی غذا و سیستم‌های آبیاری آب خورشیدی، به ویژه برای مناطق خارج از شبکه مفید است. به طور کلی، انرژی خورشیدی یکی از اجزای اصلی کشاورزی ۴.۰ است که به تحول به سمت شیوه‌های کشاورزی پایدارتر، کارآمدتر و مولدتر کمک می‌کند.

۹. اثرات بر صنعت کشاورزی

انقلاب صنعتی ۴.۰ و تأثیرات آن بر صنعت کشاورزی، دگرگون کننده است و فرصت‌ها و چالش‌هایی را برای این بخش ارائه می‌دهد. اگر بخواهیم برخی از تاثیرات آن را ذکر کنیم می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• افزایش بهره‌وری: ادغام فن‌آوری‌های IR 4.0 مانند هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و رباتیک منجر به توسعه کشاورزی دقیق شده است. این رویکرد به کشاورزان اجازه می‌دهد تا نهاده‌هایی مانند آب، کود و آفت‌کش‌ها را بهینه کنند که به نوبه خود باعث افزایش عملکرد و کیفیت محصول می‌شود.
• تصمیم‌گیری پیشرفته: تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و هوش مصنوعی به کشاورزان این امکان را می‌دهد تا با ارائه بینش‌هایی درباره سلامت محصول، شرایط خاک و الگوهای آب و هوا، تصمیم‌های آگاهانه‌تری بگیرند. این تصمیم گیری مبتنی بر داده به کاهش خطرات و بهبود شیوه‌های مدیریت مزرعه کمک می‌کند.
• کاهش نیروی کار: اتوماسیون و رباتیک نیاز به کار دستی را در کارهایی مانند کاشت، برداشت و مرتب‌سازی کاهش داده است. این نه تنها هزینه‌های نیروی کار را کاهش می‌دهد، بلکه به موضوع کمبود نیروی کار در بسیاری از مناطق کشاورزی نیز می پردازد.
• پایداری: IR 4.0 با امکان استفاده دقیق‌تر از منابع، شیوه‌های کشاورزی پایدار را ترویج می‌کند، در نتیجه ضایعات و اثرات زیست محیطی را به حداقل می‌رساند. فن‌آوری‌هایی مانند سیستم‌های خورشیدی و اینترنت اشیا برای مدیریت آب به حفظ منابع طبیعی کمک می‌کند.
• بهینه‌سازی زنجیره تامین: استفاده از بلاک چین و اینترنت اشیا در زنجیره تامین، ردیابی و شفافیت بهتر محصولات کشاورزی را از مزرعه تا میز تضمین می‌کند. این می‌تواند به بهبود ایمنی مواد غذایی و کاهش تقلب در مواد غذایی منجر شود.
• کاهش هزینه: اتوماسیون نیاز به کار دستی را کاهش می‌دهد و به مدیریت موثرتر منابع کمک می‌کند و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.

 

بنابراین انقلاب صنعتی ۴.۰ در حال تغییر شکل چشم‌انداز کشاورزی با کارآمدتر، مولدتر و پایدارتر است. با این حال، برای استفاده کامل از این مزایا، این بخش باید چالش‌های مرتبط با پذیرش فن‌آوری را بررسی کند و دسترسی عادلانه به این نوآوری‌ها را تضمین کند.

۱۰. پایداری زیست‌ محیطی

شیوه‌های کشاورزی هوشمند به استفاده پایدار از منابع طبیعی کمک می‌کند و ردپای زیست‌محیطی کشاورزی را کاهش می‌دهد. انقلاب صنعتی چهارم (IR 4.0) با ادغام فن‌آوری‌های پیشرفته مانند اینترنت اشیا (IoT)، سیستم‌های فیزیکی سایبری و هوش مصنوعی در جنبه‌های مختلف تولید و زندگی روزمره مشخص می‌شود. در حالی که IR 4.0 دارای پتانسیل رشد اقتصادی و نوآوری قابل توجهی است، چالش‌هایی را برای پایداری محیط زیست ایجاد می‌کند. در ادامه به برخی اثرات مثبت و منفی آن اشاره می‌کنیم.

تاثیرات مثبت:

• کارایی منابع: فن‌آوری‌های IR 4.0 می‌توانند منجر به استفاده کارآمدتر از منابع، کاهش اتلاف و مصرف انرژی در فرآیندهای تولید شوند.
• یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر: استفاده از شبکه‌های هوشمند و دستگاه‌های IoT یکپارچه‌ سازی منابع انرژی تجدیدپذیر را تسهیل می‌کند و به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.
• کشاورزی دقیق: فن‌آوری‌های پیشرفته کشاورزی دقیق را ممکن می‌سازد، که استفاده از آب، کودها و آفت‌کش‌ها را بهینه می‌کند و در نتیجه ردپای زیست‌ محیطی کشاورزی را کاهش می‌دهد.

تاثیرات منفی:

• افزایش استفاده از منابع: تولید و بهره‌برداری از فن‌آوری‌های جدید می‌تواند منجر به استفاده فشرده از مواد خام و انرژی شود که به طور بالقوه بار زیست محیطی را افزایش می‌دهد.
• زباله و آلودگی: چرخه حیات فن‌آوری‌های پیشرفته، از جمله تولید و دفع، می‌تواند به آلودگی هوا و شیوه‌های ضعیف مدیریت پسماند کمک کند.
• شکاف دیجیتال: توزیع نابرابر فن‌آوری‌های انقلاب صنعتی ۴.۰ می‌تواند نابرابری‌های زیست‌محیطی موجود را تشدید کند، به طوری که مناطق کمتر توسعه‌یافته به طور بالقوه با تخریب محیط‌ زیست بیشتری مواجه هستند.

برای کاهش اثرات منفی و افزایش اثرات مثبت انقلاب صنعتی ۴.۰ بر پایداری زیست محیطی، بسیار مهم است تا مقرراتی که شیوه‌های تولید پایدار را ترویج می‌کنند، تودین و اجرا کرد. همچنین در تحقیق و توسعه فن‌آوری‌های سازگار با محیط زیست سرمایه گذاری کرد. از طرفی تشویق به استفاده مسئولانه و بازیافت وسایل و قطعات الکترونیکی نیز می‌تواند مثمر ثمر باشد.

در نتیجه، در حالی که انقلاب صنعتی ۴.۰ فرصت‌هایی را برای بهبود پایداری زیست محیطی ارائه می‌دهد، همچنین بخش کشاورزی نیازمند بررسی دقیق پیامدهای اکولوژیکی آن است. با پرداختن به چالش‌ها و بهره‌برداری از مزایا، انقلاب صنعتی ۴.۰ می‌تواند به آینده‌ای پایدارتر کمک کند.

۱۱. چالشها و موانع

هر چند انقلاب صنعتی ۴.۰ و تأثیرات آن بر صنعت کشاورزی بسیار زیاد به چشم می‌خورد اما انبوهی از چالش‌ها و موانع را به همراه دارد که صنایع باید از آنها عبور کنند. بیایید به برخی از آنها اشاره کنیم:

• شکاف مهارت‌های فنی: پیشرفت سریع فن‌آوری نیازمند نیروی کار با مهارت دیجیتالی است که قادر به درک هر دو فرآیند تولید و ابزارهای دیجیتالی است که از آنها پشتیبانی می‌کند.
• حساسیت به داده‌ها: با ظهور فن‌آوری، نگرانی‌ها در مورد حفظ حریم خصوصی، مالکیت و مدیریت داده‌ها افزایش یافته است. شرکت‌ها اغلب در به اشتراک گذاشتن داده‌های خود با توسعه دهندگان راه حل‌های شخص ثالث که برای پیاده سازی الگوریتم‌های هوش مصنوعی ضروری است مردد هستند.
• قابلیت همکاری: فقدان استانداردسازی در پروتکل‌ها، اجزا، محصولات و سیستم‌ها می‌تواند مانع از توانایی شرکت برای نوآوری و ادغام فن‌آوری‌های جدید شود.
• هزینه‌های پیاده‌سازی بالا: هزینه پذیرش فن‌آوری‌های صنعت ۴.۰ می‌تواند برای بسیاری از شرکت‌ها، به ویژه شرکت‌های کوچک و متوسط، گران باشد.
• مهارت مجدد نیروی کار و جابجایی شغل: با رواج بیشتر اتوماسیون و هوش مصنوعی، نیاز به مهارت مجدد نیروی کار موجود وجود دارد. علاوه بر این، خطر جابجایی شغل به دلیل اتوماسیون وجود دارد.
• خطرات امنیت سایبری و حریم خصوصی داده‌ها: با افزایش اتصال، خطر حملات سایبری و نقض داده‌ها بیشتر می‌شود، که می‌تواند پیامدهای مالی و اعتباری قابل توجهی داشته باشد.
• استانداردهای فن‌آوری و چالش‌های قابلیت همکاری: ایجاد استانداردهای مشترک برای فن‌آوری‌های جدید برای یکپارچه‌سازی و عملیات بی‌ وقفه در پلتفرم‌ها و صنایع مختلف بسیار مهم است.

عبور از این چالش‌ها مستلزم بررسی سنجیده و برنامه‌ریزی استراتژیک هستند تا اطمینان حاصل شود که مزایای صنعت ۴.۰ می‌تواند به طور کامل محقق شود و در عین حال خطرات مرتبط کاهش خواهند یافت.

جمع‌بندی

انقلاب صنعتی ۴.۰ و تأثیرات آن بر صنعت کشاورزی نوید تبدیل صنعت کشاورزی به بخش مولدتر، کارآمدتر و پایدار را دارد. با این حال، تحقق این پتانسیل مستلزم غلبه بر موانع پذیرش فن‌آوری و اطمینان از اینکه مزایای IR 4.0 به همه ذینفعان در زنجیره ارزش کشاورزی می رسد.

بروز فناوری‌های تعریف‌شده در قالب انقلاب صنعتی ۴.۰ نشان دهنده یک جهش انقلابی به جلو است که فن‌آوری‌های پیشرفته مانند اینترنت اشیا، هوش مصنوعی، رباتیک، هواپیماهای بدون سرنشین و انرژی خورشیدی را برای ایجاد آینده‌ای کارآمد، پایدار و مولد برای کشاورزی ادغام می‌کند.

این دوره جدید کشاورزی با استفاده از تصمیم‌گیری و اتوماسیون مبتنی بر داده مشخص می‌شود، که نه تنها عملکرد محصول و مدیریت مزرعه را افزایش می‌دهد، بلکه به چالش‌های مبرم امنیت غذایی و پایداری محیط ‌زیست نیز می‌پردازد.