Kiểm tra màu xanh lá cây
Liên kết được sao chép vào khay nhớ tạm

Bối cảnh thay đổi của AI trong nông nghiệp

Khám phá cách AI trong nông nghiệp cải tiến hoạt động canh tác chính xác, quản lý chăn nuôi, v.v. Tìm hiểu về vai trò của các giải pháp hỗ trợ AI trong hoạt động canh tác bền vững.

Nông nghiệp đang phải đối mặt với những thách thức chưa từng có . Dân số ngày càng tăng, biến đổi khí hậu và nhu cầu thực hành bền vững đòi hỏi các giải pháp sáng tạo. Công nghệ AI có thể đóng góp đáng kể vào lĩnh vực nông nghiệp và cung cấp các giải pháp sáng tạo cho sản xuất lương thực và quản lý trang trại. 

Công nghệ AI có thể được áp dụng trong các lĩnh vực như phát hiện sức khỏe thực vật và diệt cỏ, quản lý chăn nuôi, quản lý nhà kính và thậm chí là phân tích điều kiện thời tiết tiên tiến.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách công nghệ AI định hình nền nông nghiệp, tập trung vào vai trò của chúng trong nhiều hoạt động canh tác khác nhau, từ trồng trọt và phun thuốc đến tự động hóa bằng robot tiên tiến và quản lý cây trồng thông minh.

Hình 1. Vai trò của AI trong nông nghiệp.

Robot nông nghiệp: Chuyển đổi phương thức canh tác

Robot nông nghiệp với AI có thể mang lại mức độ chính xác mới cho nông nghiệp, tự động hóa các nhiệm vụ đòi hỏi nhiều lao động. Ví dụ, các giải pháp nông nghiệp hỗ trợ AI như máy kéo tự động có thể di chuyển trên các cánh đồng với độ chính xác cao, gieo hạt giống, bón phân, giảm chất thải và hỗ trợ tổng thể cho nông nghiệp bền vững. Sau đây là cách AI và các mô hình thị giác máy tính có thể giúp tự động hóa các nhiệm vụ nông nghiệp:

  • Trồng tự động: Agricultural Robotics sử dụng Vision AI để xác định vị trí trồng tối ưu bằng cách phân tích các yếu tố như điều kiện đất, đảm bảo vị trí gieo hạt và khoảng cách chính xác. Mức độ chính xác này có thể tối đa hóa năng suất đồng thời giảm thiểu lãng phí hạt giống và góp phần vào AI trong việc tối ưu hóa hạt giống
  • Phun thuốc chính xác: Phun thuốc chính xác là điều cần thiết trong nông nghiệp để bảo vệ cây trồng khỏi cỏ dại, côn trùng và bệnh nấm đồng thời giảm lượng hóa chất còn sót lại trong đất. Robot nông nghiệp ngày càng được trang bị Vision AI và hệ thống phun thuốc tiên tiến để tối ưu hóa quy trình phun thuốc. Ví dụ, Robot XAG R150 được sử dụng để phun thuốc cho cây trồng một cách chính xác và tự động.
  • Phát hiện cỏ dại: Robot làm cỏ tự động có thể sử dụng các mô hình thị giác máy tính như Ultralytics YOLO11 để phát hiệnphân loại các đối tượng sau khi được đào tạo về cỏ dại và tập dữ liệu hình ảnh cây trồng. Điều này cho phép các robot này phân biệt cỏ dại với cây trồng một cách chính xác.
  • Tự động thu hoạch: Robot tích hợp thị giác máy tínhmáy học có thể xác định và thu hoạch sản phẩm chín với thiệt hại tối thiểu.
Hình 2. Hệ thống phun tự động.

AI trong Quản lý Nhà kính: Giám sát Cây trồng Tự động

Nhà kính cung cấp môi trường được kiểm soát cho sản xuất cây trồng, nhưng việc quản lý chúng hiệu quả có thể là một thách thức. AI có thể được sử dụng để quản lý nhà kính hiệu quả. Thị giác máy tính giúp tự động hóa các hoạt động của nhà kính bằng cách theo dõi tình trạng của cây trồng. Dựa trên quá trình theo dõi này, hệ thống kích hoạt các điều chỉnh đối với các thông số bên trong nhà kính, như nhiệt độ, thông gió và hệ thống tưới tiêu theo thời gian thực.

Một ứng dụng chính là theo dõi sự phát triển của cây. Các hệ thống AI có thể phân tích hình ảnh bằng các mô hình thị giác máy tính như YOLO11 để đo kích thước, màu sắc và hình dạng của lá. Điều này giúp theo dõi sự phát triển của cây, xác định các bất thường về tăng trưởng và phát hiện các dấu hiệu thiếu hụt chất dinh dưỡng, chẳng hạn như lá chuyển sang màu vàng cho thấy thiếu nitơ .

Một lợi thế quan trọng khác của hệ thống AI trong nhà kính là phát hiện bệnh tự động. Hệ thống AI có thể cảnh báo người trồng trọt và tạo điều kiện cho hành động ngay lập tức để giúp hạn chế mất mùa bằng cách nhận biết các dấu hiệu sớm của bệnh hoặc căng thẳng ở cây trồng, chẳng hạn như bệnh phấn trắng, bệnh cháy lá hoặc đốm lá.

Hơn nữa, Vision AI có thể giúp tạo ra môi trường phát triển hoàn hảo bằng cách tích hợp với các cảm biến môi trường. Các cảm biến này liên tục theo dõi sức khỏe của cây và cung cấp các đánh giá theo thời gian thực. Dựa trên dữ liệu này, AI tự động điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng để tối ưu hóa sự phát triển.

Việc quản lý tự động này đảm bảo cây trồng được nuôi dưỡng trong điều kiện tốt nhất có thể, dẫn đến năng suất được cải thiện và tính bền vững trong nông nghiệp.

Hình 3. Hệ thống giám sát nhà kính tự động.

Phân tích đất bằng AI: Nền tảng cho cây trồng khỏe mạnh

Đất khỏe mạnh là nền tảng của canh tác hiệu quả; sự kết hợp sai các chất dinh dưỡng trong đất có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và sự phát triển của cây trồng. Nông dân có thể sử dụng AI để phân tích các chất dinh dưỡng trong đất và tác động của chúng đến năng suất cây trồng để thực hiện các điều chỉnh cần thiết.

Ví dụ, SoilOptix sử dụng hình ảnh siêu phổ và AI để tạo ra các bản đồ đất chi tiết cung cấp sự thay đổi về mức độ dinh dưỡng và các đặc tính quan trọng khác. Trong khi giám sát của con người bị hạn chế về độ chính xác, các mô hình thị giác máy tính có thể giám sát tình trạng đất để thu thập dữ liệu chính xác nhằm chống lại bệnh cây trồng. 

Hình 4. AI trong giám sát đất.

AI cho Quản lý chăn nuôi: Cải thiện phúc lợi động vật

Quản lý chăn nuôi hiệu quả rất quan trọng đối với sức khỏe động vật, tính bền vững của trang trại và đáp ứng nhu cầu protein của dân số ngày càng tăng. Điều này đòi hỏi phải tăng sản lượng chăn nuôi cả về số lượng và chất lượng. 

Các công cụ AI và thị giác máy tính đang thay đổi ngành chăn nuôi bằng cách giúp việc giám sát, phân tích và tự động hóa việc chăm sóc động vật trở nên dễ dàng hơn. Ví dụ, CattleEye đã phát triển một giải pháp sử dụng máy bay không người láicamera cùng với thị giác máy tính và AI để theo dõi sức khỏe gia súc từ xa, xác định các hành vi và hoạt động bất thường như sinh nở.

Ngoài ra, các giải pháp AI có khả năng phân tích tác động của chế độ ăn uống và các yếu tố môi trường lên vật nuôi. Điều này giúp người nông dân cải thiện sức khỏe của gia súc và có khả năng tăng sản lượng sữa. Các mô hình như YOLO11 có thể được sử dụng để hợp lý hóa việc quản lý vật nuôi bằng cách cung cấp dữ liệu thời gian thực. Một số ví dụ bao gồm:

  • Phát hiện động vật: Hệ thống thị giác máy tính có thể sử dụng các mô hình tiên tiến như YOLO11. Với khả năng phát hiện vật thể tiên tiến, YOLO11 có thể xác định động vật, chẳng hạn như gia súc và cừu, trên khắp trang trại theo thời gian thực và giúp nông dân theo dõi chặt chẽ động vật và chuyển động của chúng.
  • Theo dõi sức khỏe: Các mô hình như YOLO11 có thể xác định từng con vật và có thể được sử dụng để phát hiện sớm bệnh tật bằng cách nhận dạng tư thế và hành vi của chúng. Điều này cải thiện phúc lợi động vật và giảm nguy cơ bùng phát dịch bệnh.
  • Hệ thống cho ăn thông minh: Thị giác máy tính đang phát triển nhanh chóng cho các hệ thống cho ăn thông minh hiệu quả. Các mô hình thị giác như YOLO11 có thể được tích hợp với các hệ thống cho ăn tự động để phát hiện và theo dõi vật nuôi nhận được khẩu phần chính xác vào thời điểm tối ưu.
Hình 5. AI trong quản lý chăn nuôi.

AI trong các giải pháp công nghệ nông nghiệp: Tối ưu hóa chuỗi cung ứng từ cánh đồng đến bàn ăn

AI đang hợp lý hóa chuỗi cung ứng nông nghiệp, từ lập kế hoạch sản xuất đến hậu cần và phân phối. Các thuật toán AI tiên tiến đang được sử dụng để tối ưu hóa nhiều khía cạnh của chuỗi cung ứng, bao gồm: 

  • Dự báo nhu cầu: Dự đoán nhu cầu đối với các sản phẩm nông nghiệp có thể rất khó khăn. Thuật toán AI sử dụng dữ liệu lịch sử và xu hướng thị trường để dự báo nhu cầu. Điều này có thể giúp nông dân quyết định nên trồng gì và khi nào thu hoạch.
  • Quản lý hàng tồn kho : Theo dõi mức tồn kho và đảm bảo điều kiện lưu trữ tối ưu là điều quan trọng để giảm thiểu lãng phí. Hệ thống kiểm soát chất lượng cây trồng hỗ trợ AI có thể sử dụng mô hình thị giác máy tính để theo dõi hàng tồn kho theo thời gian thực. Điều này có thể giúp xác định các vấn đề về hư hỏng hoặc chất lượng tiềm ẩn.
  • Tối ưu hóa hậu cần: Đưa các sản phẩm nông nghiệp từ trang trại đến bàn ăn một cách hiệu quả không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Các giải pháp do AI thúc đẩy giúp lập kế hoạch và lên lịch tuyến đường, giảm thời gian giao hàng và giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu. Ngoài ra, hệ thống Vision AI có thể được tích hợp trực tiếp vào các phương tiện vận tải sử dụng các mô hình thị giác như YOLO11 để theo dõi hàng hóa theo thời gian thực nhằm xử lý an toàn và giao hàng an toàn.
Hình 6. Theo dõi sản phẩm trong quản lý hàng tồn kho.

Bây giờ, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn cách các mô hình thị giác máy tính cho phép các hệ thống AI phân tích hình ảnh và video.

Tầm nhìn máy tính: Cung cấp cho robot và AI sức mạnh thị giác trong nông nghiệp

Các mô hình thị giác máy tính như YOLO11 là những công cụ mạnh mẽ. Chúng cần được đào tạo trên các tập dữ liệu hình ảnh lớn để phát hiện và phân loại các đối tượng một cách chính xác. Quá trình đào tạo này bao gồm việc cung cấp cho mô hình hàng nghìn hình ảnh được gắn nhãn . Các nhãn này cho mô hình biết từng đối tượng trong hình ảnh là gì, ví dụ như cỏ dại, cây trồng, bò hoặc máy kéo.

Sau khi được đào tạo, các mô hình này có thể được triển khai trên nhiều nền tảng khác nhau để thu thập và phân tích dữ liệu hình ảnh theo thời gian thực. Bao gồm:

  • Máy ảnh: Máy ảnh gắn trên máy kéo, rô-bốt hoặc máy bay không người lái có thể chụp ảnh cánh đồng, cây trồng và vật nuôi.
  • Máy bay không người lái: Máy bay không người lái cung cấp góc nhìn từ trên không, cho phép giám sát đồng ruộng và vật nuôi trên diện rộng.
  • Cảm biến: Cảm biến có thể thu thập dữ liệu bổ sung, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm và tình trạng đất, có thể kết hợp với dữ liệu trực quan để phân tích toàn diện hơn.

Ngoài ra, các mô hình thị giác máy tính như YOLO11 vượt trội trong việc phát hiện đối tượng và cũng có thể thực hiện phân đoạn , tiến xa hơn một bước. Phân đoạn cung cấp phác thảo chính xác đến từng pixel của đối tượng. Điều này có thể được áp dụng trong nông nghiệp cho các nhiệm vụ như:

  • Làm cỏ chính xác: Robot nông nghiệp có thể sử dụng phân đoạn để xác định ranh giới chính xác của cỏ dại.
  • Phân tích sức khỏe cây trồng: Phân đoạn có thể được sử dụng để xác định và đo các khu vực cụ thể của cây bị ảnh hưởng bởi bệnh tật hoặc thiếu hụt chất dinh dưỡng.
Hình 7. Phân loại cây trồng và cỏ dại.

Lợi ích và thách thức của AI trong nông nghiệp

Lợi ích của AI trong nông nghiệp chính xác rất nhiều và sâu rộng. Chúng ta hãy cùng xem xét một số lợi ích sau:

  • Tăng hiệu quả: AI tự động hóa các tác vụ, tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên và cải thiện việc ra quyết định. Điều này dẫn đến tăng hiệu quả đáng kể trên mọi khía cạnh của hoạt động nông nghiệp.   
  • Tính bền vững về môi trường : AI thúc đẩy các hoạt động thân thiện với môi trường bằng cách giảm sử dụng hóa chất, tối ưu hóa lượng nước tiêu thụ và giảm thiểu chất thải.   
  • Tiết kiệm nhân công: Tự động hóa nhờ AI giải quyết tình trạng thiếu hụt nhân công và giảm chi phí nhân công, giúp việc canh tác trở nên khả thi hơn về mặt kinh tế.   
  • Cải thiện năng suất: AI giúp nông dân đạt năng suất cao hơn và sản xuất nhiều lương thực hơn với ít tài nguyên hơn thông qua việc trồng trọt chính xác, bón phân có mục tiêu và phát hiện sớm bệnh. 

Mặc dù tiềm năng của AI trong nông nghiệp là rất lớn, nhưng vẫn còn một số thách thức trong việc triển khai AI vào tự động hóa nông nghiệp.

  • Chi phí trả trước cao: Việc triển khai các giải pháp AI có thể đòi hỏi khoản đầu tư ban đầu đáng kể, đây có thể là rào cản đối với các trang trại nhỏ hơn.   
  • Phụ thuộc dữ liệu: Thuật toán AI yêu cầu các tập dữ liệu lớn, chất lượng cao. Việc thu thập, quản lý và phân tích dữ liệu như vậy có thể là một thách thức, đặc biệt là ở những khu vực có cơ sở hạ tầng công nghệ hạn chế.
  • Chuyên môn kỹ thuật: Việc triển khai và duy trì các hệ thống AI đòi hỏi các kỹ năng chuyên môn, có thể thiếu hụt ở một số cộng đồng nông nghiệp.
  • Không muốn áp dụng công nghệ mới: Nông dân có thể ngần ngại áp dụng AI vì chưa quen hoặc lo ngại về tính phức tạp của nó. 

Những phát triển mới và tương lai của AI trong nông nghiệp

AI đang được sử dụng để tối ưu hóa việc sản xuất protein thay thế thông qua quá trình lên men chính xác, một quá trình sử dụng vi khuẩn để sản xuất các chất như protein và enzyme. Công nghệ này có thể định hình lại ngành công nghiệp thực phẩm bằng cách cung cấp các nguồn protein bền vững và hiệu quả.

AI có thể đóng góp vào các hoạt động nông nghiệp bền vững hơn, như canh tác theo chiều dọc, trong đó cây trồng được trồng theo chiều dọc thành nhiều lớp xếp chồng lên nhau. Phương pháp này tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, giảm chất thải và giảm thiểu tác động đến môi trường. 

Việc tích hợp AI với công nghệ di động có thể tạo ra các công cụ nông nghiệp tiên tiến chạy bằng AI giúp nông dân tăng năng suất bằng cách cung cấp thông tin chi tiết về thời điểm trồng trọt tối ưu, chiến lược quản lý cây trồng và dự đoán dịch bệnh.

Những điểm chính 

 Ngày nay, AI đang tối ưu hóa mọi khía cạnh của nông nghiệp và chuyển đổi các phương pháp canh tác truyền thống. Nó cung cấp các giải pháp bền vững để đáp ứng các thách thức hiện đại. Với AI, nông dân có thể tạo ra năng suất cao hơn với ít tài nguyên hơn, giảm thiểu tác động đến môi trường và nâng cao phúc lợi động vật.

Ultralytics YOLO11 có độ chính xác đặc biệt trong việc phát hiện và phân loại các đối tượng theo thời gian thực. Nó có thể hỗ trợ robot nông nghiệp, cho phép trồng trọt chính xác, phun thuốc có mục tiêu và làm cỏ tự động. YOLO11 cũng giúp nâng cao quản lý chăn nuôi và cung cấp thông tin chi tiết có giá trị bằng cách phát hiện từng động vật và hành vi cũng như sức khỏe của chúng.

Tham gia cộng đồng của chúng tôi và cập nhật những tiến bộ mới nhất về AI! Khám phá kho lưu trữ GitHub của chúng tôi để xem cách chúng tôi sử dụng AI để tạo ra các giải pháp sáng tạo trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm sản xuấtchăm sóc sức khỏe .

Logo FacebookBiểu trưng TwitterBiểu trưng LinkedInBiểu tượng sao chép liên kết

Đọc thêm trong danh mục này

Hãy xây dựng tương lai
của AI cùng nhau!

Bắt đầu hành trình của bạn với tương lai của machine learning