자율 농업에서 효율성, 수익성, 안전성 달성

자율 농장은 허구보다 현실에 가깝고 기술의 중요한 발전을 거치며 진화하고 가속화되었습니다.

1962년 네덜란드 재배자 Cornelis Sieling이 최초의 자율 트랙터인 Agri-bot을 발명했습니다. Agri-bot은 조잡하지만 효과적인 발명으로, 돌아갈 필요 없이 양방향으로 밭을 갈 수 있게 했습니다. 이것은 고랑의 촉각 휠을 내비게이션으로 사용하는 세계 최초의 완전 자동 자율 경작 트랙터였습니다. Cornelis는 줄 끝에 도달했을 때 위치를 나타내기 위한 온보드 컴퓨터나 IoT(사물인터넷) 센서가 없었습니다. 그는 쟁기 깊이나 토양 압축에 대한 분석을 수행하지 않았습니다. 테스트, 분석, 혁신은 모두 매우 기계적이었고 물리적 관찰을 통해 수행되었습니다. 1962년, 재배자는 우리가 시장에 제품을 가져오기 위해 의존했던 땅, 작물, 기계와 함께 손을 더럽혀야 했습니다. Agri-bot은 그런 종류의 첫 번째 혁신으로서, 농장을 농업 실험실로 전환하는 촉매제 역할을 더 많이 했으며, 우리가 자율 농장이라고 부르는 것의 무대를 마련했습니다. 아래에서 우리는 사회가 직면한 과제들, 실험과 혁신을 통해 농업이 이 과제들을 충족하기 위해 어떻게 계속 전환하는지, 그런 혁신이 인류에 미치는 영향, 더 자율적인 농업을 가능하게 하는 기술적 기회들에 대해 논의할 것입니다.

현재 추산에 따르면 약 8억 명이 여전히 기아 상태에 있습니다. 2050년까지 세계 인구는 거의 100억 명에 달할 것입니다. 농업 산업은 인구 중심지가 농촌 농지로 퍼져나가면서 감소하는 농업 수익성 토지에서 70% 더 많은 식량을 생산해야 할 것입니다. 문제를 복잡하게 만드는 것은, 오늘날 재배자들이 장비 수리와 준비에 시간의 최대 40%를 보낼 수 있다는 것입니다. 고령화된 재배자 인구, 증가하는 도시화, 농장 생활에 대한 관심 감소도 재배자와 가족들이 더 긴 시간 일해야 하는 요구를 증가시키고 있습니다. 예를 들어 캐나다에서는 2025년까지 재배자의 25%가 65세 이상이 될 것으로 예상되어 2030년까지 농업 관련 노동 위기가 123,000개 일자리에 달할 것으로 추정됩니다. 이 헤라클레스적 과제를 충족하기 위해, 재배자, 파트너, 연구자들의 집단적 기업가 정신을 연결하는 것이 중요합니다. 기술로 가능하게 되고, 진정한 기회주의적 명령으로 안내되어 농업 4.0(Ag 4.0)의 시대를 가져올 것입니다.

Ag 4.0의 핵심은 사물들(장비, 센서, 통신 네트워크)이 데이터를 공유하여 연결과 협업을 통해 그 사물들의 효율성 전달 능력을 개선하는 것입니다. Ag 4.0은 비용 절감, 효율성 개선, 폐기물 대폭 감소, 농장에서 식탁까지 고품질, 안전, 건강한 제품 제공의 기회를 제공합니다. 이 데이터의 생성, 수집, 사용은 재배자에게 통찰과 방대한 혁신과 자동화의 기회를 제공할 수 있습니다. 인공지능 사용, 데이터 실시간 수집 및 처리를 위한 아키텍처, 기기 간 통신을 위한 IoT 표준이 농업의 급속한 진화와 자동화에 영향을 미쳤습니다. 오늘날의 농장은 빠르게 최첨단 농업 실험실로 변하고 있으며, 인간의 개입이 거의 필요 없는 새로운 기술들이 시야에 들어오고 있어 이 과제들을 더욱 해결하는 데 도움이 될 것입니다.

Ag 4.0은 사물들이 자율적(Autonomous), 연결됨(Connected), 조정됨(Coordinated)이어야 한다고 요구합니다. 자율 장비는 다른 장비, 사람, 동물, 작물, 그 장비의 주요 작업 목표와 경쟁하는 기타 물체와 관련하여 독립적으로 행동할 수 있는 능력을 가집니다. 자율 장비는 센서와 카메라가 풍부하여 장비나 IoT 에지의 인공지능(AI) 플랫폼에 피드백을 제공합니다. 이러한 딥러닝 알고리즘의 복잡성을 지속적으로 최적화하고 온보드/온센서 이중화 시스템을 유지하여 최적화된 결과를 제공하고 예기치 않은 사건에 대한 안전망을 제공할 필요가 있습니다: 장비 경로에 있는 사람, 현장에서 다른 장비 고장, 활동을 중단시킬 수 있는 갑작스러운 폭풍.

연결된 플랫폼에서 장비는 온보드 센서를 활용하여 외부와 통신하고 에지 컴퓨팅(외부 센서) 역량을 활용합니다. 그런 에지 기기들은 주변 속성(예: 공기, 토양, 물, 위치)을 지속적으로 분석하고 그 분석을 장비의 AI 모델에 제공하여 장비가 (예를 들어) 식별된 자산 경계 내에 머물도록 합니다. 또한 센서는 현장에 고립될 필요가 없습니다. 재배자는 자신의 정확한 위치와 모든 장비에 대한 상대적 위치를 제공하여 안전을 보장하는 센서 내장 의류를 착용할 수 있습니다. 가족 반려동물과 가축도 같은 이유로 센서를 착용할 수 있습니다. 자율 장비는 사람이 너무 늦을 때까지 '보지' 못할 수 있지만, 연결된 차량은 장비가 어디에서 작동하든 센서를 가진 장비나 사람이 어디 있는지 '알' 것입니다.

마지막으로, 자동화 농장으로의 진정한 도약은 장비가 다른 장비와 활동을 조정하는 환경에서 일어날 것입니다. 일단 연결되면, 장애가 되었을 때 재배자에게 알림을 보내면서 동시에 교체 차량 파견과 수리 작업 주문을 공급업체에 자체 요청하는, 장비의 마지막으로 알려진 위치가 중요해질 것입니다. 일단 장비가 연결되면, 이용 가능한 데이터의 쓰나미는 그것을 관리하고, 종합하고, 분석을 통해 재배자, 투자자, 파트너, 장비 자체에 이야기를 전할 수 있는 플랫폼을 요구할 것입니다. 날씨 센서가 뇌우 확률이 농장의 일부만 영향을 미칠 것이라는 피드백을 장비에 제공하여 그 필드에서는 작업을 중단하면서 다른 곳의 장비는 계속하게 하는 상상을 해보세요.

진정한 연결성은 자율 및 연결된 장비 모두가 전체적인 방식으로 작동할 때 발생합니다. 장비가 자신이 어디 있는지 알고 스스로 진단할 뿐만 아니라, 농장의 다른 자율 및 연결된 조각들과의 관계에서 어디에 있는지 이해할 뿐만 아니라, 다른 관련 정보 조각들에 접근할 수 있을 것입니다. 관개가 켜질 것으로 예상될 때 스스로 영역을 빠져나가기 위해, 추가 관개가 어디 필요한지, 추가 경작이 잡초와 해충 통제를 위해 어디 필요한지 알 수 있는 AI 시스템에서 정보를 얻습니다. 농사는 재배 시즌 동안 24x7 작업이 될 것입니다. 일광과 피로가 더 이상 작업의 억제 요인이 아닙니다.

자율 농장은 허구보다 현실에 가깝고 Cornelis 이후 기술의 중요한 발전을 거치며 진화하고 가속화되었습니다. John Deere 같은 기업들은 위성 유도 및 지시 기계부터 임베디드 공기, 토양, 수분 센서에 기반한 실시간 자동 조정이 가능한 더 완전 자율 장비에 이르기까지 자율 농업 장비를 개발하고 개선해 왔습니다. Ag 4.0의 자율 개발이 성숙함에 따라, 혁신은 결과가 연결되고 조정된 플랫폼에 초점을 맞춘 Ag 5.0으로의 새로운 진화를 산출할 것입니다. 농장은 빠르게 '앱'이 되고 있습니다. 이 진화는 식량에 대한 글로벌 소비자 니즈를 재배자들의 효율성, 수익성, 건강, 안전 니즈와 정렬하는 로드맵이 될 것입니다.