Το ίδιο χωράφι, τρεις αναγνώσεις.
Τεχνητή νοημοσύνη και ψηφιακές τεχνολογίες για την καταπολέμηση παρασίτων σε αγροτικά προϊόντα και αγροτικές εκτάσεις, με περιβαλλοντική αξιολόγηση και ανάλυση κύκλου ζωής σε κάθε επέμβαση.
Πού πιέζει ο πληθυσμός
Το μοντέλο διαβάζει συλλήψεις σε ηλεκτρονικές παγίδες, συμπτώματα στο φύλλωμα και μικροκλίμα, και υπολογίζει πόσο κοντά βρίσκεται κάθε τεμάχιο στο κατώφλι επέμβασης.
- Εισροές
- Παγίδες με κάμερα, πολυφασματικές εικόνες, θερμοκρασία και υγρασία, καταγραφές γεωπόνου
- Απόφαση
- Πού και πότε δικαιολογείται επέμβαση, και σε ποια έκταση
Περάστε τον δείκτη πάνω από ένα τεμάχιο για να δείτε την τιμή του.
Το έργο
Η φυτοπροστασία έγινε πρόβλημα δεδομένων, χωρίς να πάψει να είναι πρόβλημα χωραφιού.
Οι κύκλοι των παρασίτων μετατοπίζονται
Οι ήπιοι χειμώνες και τα ακραία καιρικά επεισόδια αλλάζουν τον χρόνο εμφάνισης και τον αριθμό γενεών. Το ημερολόγιο του προηγούμενου έτους έχει πάψει να είναι αξιόπιστος οδηγός, και οι προγραμματισμένες εφαρμογές πέφτουν όλο και πιο συχνά εκτός στόχου.
Τα διαθέσιμα εργαλεία λιγοστεύουν
Δραστικές ουσίες αποσύρονται, τα όρια υπολειμμάτων αυστηροποιούνται και η ανθεκτικότητα των πληθυσμών αυξάνεται όταν η ίδια λύση επαναλαμβάνεται. Κάθε εφαρμογή που γίνεται χωρίς λόγο κοστίζει δύο φορές, στο ταμείο και στη μελλοντική αποτελεσματικότητα.
Η αγορά ζητάει τεκμηρίωση
Οι αλυσίδες τροφίμων και οι εξαγωγικοί προορισμοί ζητούν πλέον μετρήσιμα στοιχεία για το περιβαλλοντικό αποτύπωμα του προϊόντος. Η καλή πρακτική χωρίς αριθμούς δεν αναγνωρίζεται, και η αφήγηση χωρίς μεθοδολογία δεν αντέχει σε έλεγχο.
Τρεις πυλώνες
Ανίχνευση, αποτίμηση, τεκμηρίωση.
Οι τρεις πυλώνες δεν λειτουργούν σε σειρά. Η ίδια βάση δεδομένων πεδίου τροφοδοτεί και τους τρεις, ώστε μια σύσταση επέμβασης να συνοδεύεται πάντα από το περιβαλλοντικό της κόστος.
Πυλώνας πρώτος
Ανίχνευση και πρόβλεψη με τεχνητή νοημοσύνη
Στόχος δεν είναι να ψεκάζεται περισσότερο ή λιγότερο, αλλά να ψεκάζεται εκεί που χρειάζεται, τότε που χρειάζεται.
- Τι καταγράφεται
- Ηλεκτρονικές παγίδες με κάμερα που μετρούν συλλήψεις σε πραγματικό χρόνο, πολυφασματικές λήψεις από μη επανδρωμένα αεροσκάφη και δορυφόρο, μετεωρολογικοί σταθμοί στο ύψος της καλλιέργειας, και οι καταγραφές του γεωπόνου κατά την επισκόπηση. Τα ετερογενή αυτά δεδομένα ενοποιούνται σε ένα κοινό χωρικό υπόβαθρο ανά τεμάχιο.
- Τι μαθαίνει το μοντέλο
- Αναγνώριση είδους και σταδίου από εικόνα, φαινολογικά μοντέλα που μεταφράζουν τη συσσώρευση βαθμοημερών σε αναμενόμενη εμφάνιση γενεάς, ανίχνευση ανωμαλιών σε φασματικούς δείκτες πριν το σύμπτωμα γίνει ορατό, και χωροχρονική πρόβλεψη της εξάπλωσης από εστία σε εστία.
- Τι παραδίδεται
- Χάρτης κινδύνου ανά τεμάχιο με εύρος αβεβαιότητας, ειδοποίηση όταν προσεγγίζεται το κατώφλι επέμβασης, και πρόταση στοχευμένης εφαρμογής σε ζώνες αντί για καθολική κάλυψη της έκτασης.
- Ποιος αποφασίζει
- Ο γεωπόνος και ο παραγωγός. Το σύστημα δεν εκτελεί επεμβάσεις και δεν υποκαθιστά τη γνώση του πεδίου. Τεκμηριώνει μια πρόταση, δείχνει σε ποια δεδομένα στηρίζεται, και καταγράφει τι τελικά αποφασίστηκε.
Πυλώνας δεύτερος
Περιβαλλοντική αξιολόγηση της επέμβασης
Κάθε επέμβαση έχει αποδέκτη πέρα από τον στόχο της. Η αξιολόγηση κάνει αυτόν τον αποδέκτη ορατό πριν παρθεί η απόφαση.
- Τι αποτιμάται
- Εκπομπές από τις εργασίες και τις εισροές, απορροή και διήθηση προς τα υδάτινα σώματα, επιδράσεις σε οργανισμούς που δεν είναι ο στόχος, φορτίο στο έδαφος, κατανάλωση νερού και ενέργειας ανά εργασία.
- Πώς γίνεται
- Τα πρωτογενή δεδομένα της εκμετάλλευσης συνδυάζονται με χωρικά δεδομένα ευαισθησίας, όπως γειτνίαση με υδάτινα σώματα, κλίση και τύπος εδάφους, γειτονικοί οικότοποι και θέσεις μελισσοκομείων. Το αποτέλεσμα δεν είναι ένας μέσος όρος για την εκμετάλλευση, αλλά μια κατανομή πάνω στον χάρτη.
- Πώς χρησιμοποιείται
- Συγκρίνονται σενάρια διαχείρισης με κοινή βάση, για παράδειγμα η καθιερωμένη πρακτική απέναντι σε στοχευμένη εφαρμογή με υποστήριξη από το μοντέλο. Η σύγκριση δείχνει τι κερδίζεται και τι μετατοπίζεται, ώστε να μην ονομάζεται βελτίωση η μεταφορά της επιβάρυνσης από τη μία κατηγορία στην άλλη.
Πυλώνας τρίτος
Ανάλυση κύκλου ζωής του προϊόντος
Η ανάλυση ακολουθεί τα πρότυπα ISO 14040 και ISO 14044, ώστε τα αποτελέσματα να αντέχουν σε έλεγχο από τρίτους.
- Σκοπός και όρια
- Ορίζονται ρητά η λειτουργική μονάδα, δηλαδή η ποσότητα προϊόντος στην οποία αναφέρονται όλα τα αποτελέσματα, και τα όρια του συστήματος, δηλαδή ποια στάδια περιλαμβάνονται και ποια εξαιρούνται. Χωρίς αυτά τα δύο, κανένας αριθμός δεν είναι συγκρίσιμος.
- Απογραφή
- Καταγράφονται οι ροές εισόδου και εξόδου σε κάθε στάδιο, από την παραγωγή των εισροών και τις καλλιεργητικές εργασίες μέχρι τη συσκευασία, τη μεταφορά και τη διαχείριση των υπολειμμάτων. Τα δεδομένα πεδίου του πρώτου πυλώνα τροφοδοτούν απευθείας αυτή την απογραφή.
- Εκτίμηση επιπτώσεων
- Οι ροές μεταφράζονται σε κατηγορίες επίπτωσης με αναγνωρισμένη μέθοδο χαρακτηρισμού, ώστε ποσότητες διαφορετικής φύσης να γίνουν συγκρίσιμες μεταξύ τους.
- Ερμηνεία
- Εντοπίζονται τα στάδια που κυριαρχούν στο αποτέλεσμα, ελέγχεται πόσο ευαίσθητο είναι το συμπέρασμα σε παραδοχές, και διατυπώνονται συστάσεις που επιστρέφουν στη διαχείριση του επόμενου κύκλου καλλιέργειας.
Μεθοδολογία
Ένας βρόχος, όχι μια γραμμή.
Η αποτίμηση δεν έρχεται στο τέλος για να επικυρώσει ό,τι έγινε. Επιστρέφει ως δεδομένο εισόδου στον επόμενο κύκλο παρακολούθησης.
-
Βήμα 1
Καταγραφή πεδίου
Παγίδες, αισθητήρες, λήψεις και επισκοπήσεις τροφοδοτούν συνεχή ροή δεδομένων ανά τεμάχιο.
-
Βήμα 2
Ενοποίηση
Τα δεδομένα καθαρίζονται, συγχρονίζονται χρονικά και προβάλλονται σε κοινό χωρικό υπόβαθρο.
-
Βήμα 3
Μοντέλο
Παράγεται εκτίμηση κινδύνου με εύρος αβεβαιότητας, όχι μία απόλυτη τιμή.
-
Βήμα 4
Σύσταση
Προτείνεται επέμβαση ή αναμονή, με τεκμηρίωση και με το περιβαλλοντικό κόστος δίπλα στην απόφαση.
-
Βήμα 5
Εφαρμογή
Η ενέργεια εκτελείται στο πεδίο και καταγράφεται όπως πραγματικά έγινε, με χρόνο, δόση και έκταση.
-
Βήμα 6
Επαλήθευση
Το αποτέλεσμα ελέγχεται στο πεδίο και το σφάλμα της πρόβλεψης γίνεται δεδομένο εκπαίδευσης.
Εισροές
Παραγωγή και μεταφορά λιπασμάτων, σκευασμάτων, πολλαπλασιαστικού υλικού και καυσίμων.
Καλλιέργεια
Εργασίες εδάφους, άρδευση, φυτοπροστασία, ενέργεια και εκπομπές στο αγροτεμάχιο.
Συγκομιδή
Συλλογή, πρώτη διαλογή και απώλειες προϊόντος πριν την έξοδο από την εκμετάλλευση.
Μεταποίηση
Ψύξη, τυποποίηση, συσκευασία και τα υλικά που τη συνοδεύουν.
Διανομή
Αποθήκευση και μεταφορά προς τα σημεία πώλησης, με τις συνθήκες συντήρησης.
Τέλος ζωής
Διαχείριση απορριμμάτων συσκευασίας και υπολειμμάτων, ανακύκλωση και ανάκτηση.
Τι μετράμε
Δείκτες που παρακολουθούνται.
Οι αγρονομικοί δείκτες απαντούν στο τι συμβαίνει τώρα στο χωράφι. Οι περιβαλλοντικοί δείκτες απαντούν στο τι αφήνει πίσω της η κάθε απόφαση.
| Δείκτης | Μονάδα | Τι δείχνει |
|---|---|---|
| Πυκνότητα πληθυσμού | συλλήψεις ανά παγίδα ανά ημέρα | Την πίεση του παρασίτου στη συγκεκριμένη θέση και χρονική στιγμή. |
| Απόσταση από κατώφλι | ποσοστό του κατωφλίου | Πόσο κοντά βρίσκεται το τεμάχιο στο σημείο όπου η επέμβαση δικαιολογείται. |
| Συσσώρευση βαθμοημερών | βαθμοημέρες | Το αναμενόμενο στάδιο ανάπτυξης του πληθυσμού με βάση τη θερμοκρασία. |
| Καλυπτόμενη έκταση εφαρμογής | ποσοστό της έκτασης | Πόση από την καλλιέργεια δέχτηκε πραγματικά επέμβαση αντί για το σύνολο. |
| Ακρίβεια πρόβλεψης | σφάλμα σε ημέρες | Πόσο απέχει η προβλεπόμενη από την παρατηρούμενη εμφάνιση στο πεδίο. |
| Κατηγορία επίπτωσης | Μονάδα | Τι δείχνει |
|---|---|---|
| Κλιματική αλλαγή | kg CO2 eq | Τις συνολικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου ανά λειτουργική μονάδα. |
| Οξίνιση | mol H+ eq | Την επιβάρυνση εδαφών και υδάτων από όξινες εναποθέσεις. |
| Ευτροφισμός γλυκών υδάτων | kg P eq | Τον εμπλουτισμό των υδάτων με θρεπτικά και τις συνέπειές του. |
| Οικοτοξικότητα γλυκών υδάτων | CTUe | Την πιθανή επίδραση δραστικών ουσιών σε υδρόβιους οργανισμούς. |
| Χρήση νερού | m3 eq στέρησης | Την κατανάλωση νερού σταθμισμένη με τη σπανιότητά του στην περιοχή. |
| Χρήση γης | δείκτης ποιότητας εδάφους | Την πίεση στην παραγωγική ικανότητα του εδάφους από τη διαχείριση. |
| Ενεργειακή ζήτηση | MJ | Τη συνολική πρωτογενή ενέργεια που ενσωματώνεται σε όλα τα στάδια. |
Η αρχή που διατρέχει το έργο
Μια σύσταση χωρίς το περιβαλλοντικό της κόστος δεν είναι ολοκληρωμένη σύσταση.
Ερωτήσεις
Όσα ρωτούνται συνήθως πρώτα.
Αντικαθιστά το σύστημα τον γεωπόνο;
Όχι. Το σύστημα συγκεντρώνει και ερμηνεύει δεδομένα που κανείς δεν προλαβαίνει να παρακολουθεί συνεχώς σε όλη την έκταση. Η αξιολόγηση της πρότασης, η γνώση του συγκεκριμένου αγρού και η τελική απόφαση παραμένουν στον άνθρωπο.
Χρειάζεται να αλλάξει ο εξοπλισμός της εκμετάλλευσης;
Η προσέγγιση σχεδιάζεται ώστε να ξεκινά από ό,τι ήδη υπάρχει. Οι παγίδες και οι μετεωρολογικοί σταθμοί προστίθενται σταδιακά, και η στοχευμένη εφαρμογή σε ζώνες μπορεί να υλοποιηθεί και με συμβατικό εξοπλισμό όταν οι ζώνες είναι αρκετά μεγάλες.
Ποιος έχει τα δεδομένα της εκμετάλλευσης;
Τα πρωτογενή δεδομένα ανήκουν στον παραγωγό. Καθορίζεται εξαρχής ποια δεδομένα συλλέγονται, για ποιον σκοπό, πόσο διατηρούνται και με ποιον τρόπο ανωνυμοποιούνται όταν χρησιμοποιούνται συγκεντρωτικά για την εκπαίδευση των μοντέλων.
Πόσο ακριβής είναι η πρόβλεψη;
Εξαρτάται από το είδος, την πυκνότητα των αισθητήρων και το ιστορικό βάθος των δεδομένων. Για τον λόγο αυτό κάθε εκτίμηση παρουσιάζεται με εύρος αβεβαιότητας και όχι ως μία τιμή, και η απόκλιση από την παρατήρηση καταγράφεται συστηματικά.
Μεταφέρονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης κύκλου ζωής σε άλλη καλλιέργεια;
Όχι αυτούσια. Τα αποτελέσματα ισχύουν για τη λειτουργική μονάδα, τα όρια συστήματος και τα δεδομένα της συγκεκριμένης μελέτης. Η μεθοδολογία μεταφέρεται, οι αριθμοί υπολογίζονται ξανά.
Τι σημαίνει στην πράξη λιγότερη επέμβαση;
Σημαίνει ότι η εφαρμογή γίνεται στις ζώνες όπου η πίεση δικαιολογεί το κόστος και όχι σε ολόκληρη την έκταση, και στη χρονική στιγμή που το στάδιο του πληθυσμού την κάνει αποτελεσματική. Η μείωση προκύπτει από τη στόχευση, όχι από την παράλειψη.
Ορολογία
Οι όροι που επανέρχονται.
Λειτουργική μονάδα
Η ποσότητα προϊόντος ή υπηρεσίας στην οποία αναφέρονται όλα τα αποτελέσματα της ανάλυσης, ώστε δύο συστήματα να συγκρίνονται σε κοινή βάση.
Όρια συστήματος
Ο ρητός ορισμός των σταδίων και των ροών που περιλαμβάνονται στη μελέτη, καθώς και όσων εξαιρούνται και για ποιον λόγο.
Απογραφή κύκλου ζωής
Η συστηματική καταγραφή όλων των εισροών και εκροών του συστήματος, από πρώτες ύλες και ενέργεια μέχρι εκπομπές και απόβλητα.
Κατώφλι επέμβασης
Το επίπεδο πληθυσμού ή προσβολής πάνω από το οποίο η αναμενόμενη ζημιά υπερβαίνει το κόστος της επέμβασης.
Βαθμοημέρες
Η συσσωρευμένη θερμότητα πάνω από ένα κατώτατο όριο ανάπτυξης, που προβλέπει τον ρυθμό εξέλιξης ενός πληθυσμού.
Φασματικός δείκτης
Αριθμητικός συνδυασμός φασματικών ζωνών από εικόνα, που αποτυπώνει την κατάσταση της βλάστησης πριν γίνει ορατή με γυμνό μάτι.
Ολοκληρωμένη φυτοπροστασία
Προσέγγιση που ιεραρχεί προληπτικά και μη χημικά μέτρα, και χρησιμοποιεί χημική επέμβαση ως τελευταία επιλογή με τεκμηρίωση.
Μετατόπιση επιβάρυνσης
Η περίπτωση όπου η βελτίωση σε μία κατηγορία επίπτωσης προκαλεί χειροτέρευση σε άλλη, και γι' αυτό απαιτείται πολυκριτηριακή αποτίμηση.