Agricoltura: l’avvento degli agribots

Come l’intelligenza artificiale rivoluzionerà il settore primario

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Siamo appena agli inizi, ma già si comincia a vedere qualcosa di importante. Si tratta dell’estensione delle applicazioni dell’intelligenza artificiale nel settore primario, quello dell’agricoltura. Un settore di cui si parla e si scrive meno degli altri, ma che tornerà prepotentemente al centro della nostra attenzione in relazione a due fattori: il caos climatico e l’uso delle macchine intelligenti per migliorare, ottimizzare e sanitare le culture alla base dell’alimentazione. In realtà qualcosa di importante sta già accadendo, come ci racconta il magazine “The Economist” in un recente servizio, di cui vi proponiamo i passi salienti.

Nella campagna di Salisbury

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Sam Watson-Jones, co-fondatore della Small Robot company.

Lentamente ma con sicurezza, una macchina a forma di ragno, della dimensione di un carrello da golf, fa oscillare un elettrodo alla base di alcune piante. Ogni qualche secondo esce un piccolo sbuffo di fumo come un’erbaccia che brucia colpita da alta tensione.

Il dispositivo che fa questo lavoro è un prototipo di robot per diserbare. È stato sviluppato dalla Small Robot Company, una startup che opera in un vecchio deposito di munizioni nei pressi di Salisbury, nel sud-ovest della Gran Bretagna.

Tali dispositivi, chiamati “agribot”, iniziano a essere progettati in molte forme e dimensioni per iniziativa di varie startup. Le tracce sul fango di altri prototipi portano all’officina della Small Robot Company, dove una serie di stampanti 3D produce componenti in plastica di un colore arancione molto brillante.

Questa tinta rende i dispositivi più facili da rintracciare nel caso in cui vadano in avaria mentre sono al lavoro in un campo. È un segno evidente che agricoltori e scienziati stanno lavorando sodo a costruire e sperimentare queste macchine.

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Guarda il video di 7 minuti sugli agribots della Small Robot Company

Gli agribot diserbanti

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GUSS, “Global Unmanned Spray System”, è il primo atomizzatore a conduzione autonoma. È stato progettato da Crinklaw Farm Services, un startup della Silicon Valley. Il dispositivo è stato concepito per portare avanti, in assoluta sicurezza, operazioni di difesa fitosanitaria nei grandi frutteti estensivi.

Il diserbo delle erbe infestanti, le cosiddette erbacce, è essenziale per migliorare i raccolti, ma sta diventando sempre più difficile farlo con i mezzi tradizionali. Alcune erbacce stanno diventando sempre più resistenti agli erbicidi. Questi ultimi sono sottoposti a una regolamentazione sempre più severa. In alcuni casi sono stati addirittura banditi.

Inoltre, molti consumatori cercano prodotti biologici. In aggiunta, la carenza di manodopera fa sì che diserbare ripetutamente il terreno dalle erbacce con una zappa meccanica trainata da un trattore è costoso. Richiede tempo e non sempre è efficace.

L’estirpazione delle erbacce è un’attività che la maggior parte dei contadini sarebbe felice di affidare a un robot. Ma perché un robot faccia bene il suo lavoro, occorre che sia in grado di distinguere un’erbaccia da una coltivazione buona. Questo sta diventando più ottenibile con i progressi della visione computerizzata.

Gli algoritmi di intelligenza artificiale (AI) stanno migliorando nella classificazione delle immagini. Alcune applicazioni per smartphone sono ora in grado di identificare una pianta grazie a una semplice foto. I robot dotati di macchine fotografiche non solo estirpano le erbacce, ma automatizzano anche altre attività agricole.

Gli agribot, i trattori senza conducente e altri tipi di automazione agricola danno luogo a un’industria che, secondo la società di ricerca americana MarketsandMarkets, dovrebbe crescere di circa il 23% l’anno e valere più di 20 miliardi di dollari entro il 2025.

Dick, il fulminatore

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Il minirobot Dick progettato per eliminare le erbe infestanti.

Una volta individuata un’erbaccia, ci sono diversi modi per estirparla. L’agribot della Small Robot Company, chiamato Dick, le fulmina. Le ruote del robot funzionano come un elettrodo per entrare in contatto con il terreno, mentre un altro elettrodo viene mosso per avvicinarsi alla pianta e toccarla.

Avvenuto il contatto, il dispositivo crea un circuito che sprigiona calore che fa bollire le cellule della pianta e le uccide all’istante dallo stelo alla radice. Ciò può richiedere diverse migliaia di volt, anche se il voltaggio è regolato in base al tipo di erba infestante. I resti della pianta possono poi essere lasciati a decomporsi nel terreno in modo naturale.

Dick lavorerà con altri due agribot, Tom e Harry, tutti dispositivi intelligenti. L’idea, dice Ben Scott-Robinson, uno dei co-fondatori dell’azienda, è che Tom effettuerà una scansione di routine dei campi con un livello di dettaglio molto accurato.

Dotata di telecamere e altri sensori, la macchina con quattro ruote motrici può coprire circa 20 ettari al giorno, mappando lo stato di ogni pianta, insieme alle condizioni del suolo. Quando si rilevano delle erbe infestanti, entra in azione per fulminarle.

Harry, il terzo agribot, è ancora in fase di sviluppo. Svolgerà mansioni come la semina e l’applicazione di livelli determinati di fertilizzante a ogni pianta, un processo noto come microdosaggio.

Tom e Harry, i detective

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Il minirobot Tom ha il compito di identificare le graminace3 in un appezzamento coltivato a cereali.

Tom entrerà in produzione ad agosto. Le prime versioni sono già in uso in alcune aziende agricole in Gran Bretagna, tra cui la Leckford Estate, gestita da una grande catena di supermercati. Dick entrerà in azione nel corso di quest’anno.

Tom ha già imparato a riconoscere le erbacce a foglia larga ed è stato addestrato nell’arte più difficile, ovvero identificare le graminacee, che assomigliano ai cereali. A differenza di molti vegetali, i cereali sono coltivati molto densamente in filari, il che rende l’eliminazione meccanica delle erbacce un’operazione complicata. Armato degli algoritmi di Tom, Dick dovrebbe essere in grado di rimuovere accuratamente le graminacee nei filari di cereali.

L’azienda offrirà questi robot come servizio. Tom risiederà in un casotto nella fattoria, dove l’agricoltore potrà scaricare i dati. Dick e Harry saranno consegnati alle fattorie e valutati a prestazione. Questo modello di business, secondo Scott-Robinson — l’altro co-fondatore di Small Robot Company — , convincerà gli agricoltori che il costo dell’utilizzo degli agribot è vantaggioso rispetto ai metodi tradizionali di estirpazione e controllo delle erbe infestanti Fornirà anche ulteriori benefici, come l’assenza di sostanze chimiche.

Il processo elettricida

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Il processo elettricida della graminacea utilizzato da Dick è stato ideato e brevettato da un’altra startup britannica, RootWave con sede a Leamington, nel Warwickshire.

Il sistema di incenerimento di Dick è fornito da RootWave, un’altra startup britannica con sede vicino a Leamington. RootWave, che chiama il “processo elettricida”, ha già realizzato una versione portatile per il diserbo a punti. L’elettricida non disturba il terreno e neppure danneggia i microbi, afferma Andrew Diprose, il capo dell’azienda.

Per quanto riguarda la sicurezza, gli agribot, come tutte le macchine agricole, hanno bisogno di essere utilizzati da operatori addestrati. Le caratteristiche di sicurezza incorporate, come i sensori che rilevano la presenza di una persona o un animale in avvicinamento, spengono il robot e riducono i rischi.

RootWave sta lavorando con altre aziende interessate al processo elettricida. Tra queste vi è Steketee, un produttore olandese di attrezzature agricole. Le sue zappette trainate da trattori si avvalgano già della visione computerizzata. Steketee equipaggia una macchina con telecamere. Dove i raccolti sono ben distanziati, come gli ortaggi, sposta i coltelli da zappatrice dentro e fuori per estirpare le erbacce non solo lungo i solchi, ma anche tra le singole piante.

L’aratura

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Il robot Titan mentre ara un appezzamento coltivato a ortaggi in condizioni di scarsa luce naturale. Opera anche nelle ore notturne.

Gli agribot possono anche arare. A dirlo è Boyer, un esperto di IA che ha lavorato per IBM e Facebook, prima di co-fondare FarmWise, un’azienda di San Francisco che nel 2016 ha iniziato a sviluppare robot agricoli.

Dopo alcune prove sul campo, l’azienda sta per lanciare il suo primo agribot, chiamato Titan. Questo può percorrere autonomamente un campo di verdure (lattuga, broccoli e cavolfiori), identificando le singole piante e la loro posizione.

Mentre si muove sul terreno, Titan dispiega una serie di lame rotanti che vengono regolate automaticamente per arare il terreno a una profondità appropriata per l’eliminazione di eventuali erbe infestanti.

Le versioni future svolgeranno altri lavori, come la semina e il microdosaggio di fertilizzanti e altri trattamenti antiparassitari somministrati direttamente alle singole piante. “Si tratta di una cura personalizzata per le piante”, dice il signor Boyer.

La cura personalizzata della pianta

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Il microdosaggio che un agribot è in grado di irrorare sulla cultura può ridurre del 90% la quantità di diserbante spruzzato con i sistemi tradizionali.

Gli agribot autonomi dovranno competere con i sistemi trainati da trattori intelligenti. La maggior parte dei trattori e delle mietitrebbiatrici moderne possono operare senza conducente grazie al GPS e ad altri sensori. Alcuni trattori utilizzano le mappe digitali delle colture ottenute da satelliti e droni per marcare i luoghi che richiedono fertilizzanti o pesticidi.

I grandi produttori di trattori, come John Deere e CNH Industrial — il costruttore di macchine Case e New Holland — stanno sviluppando trattori a guida completamente autonoma.

Quando è necessario l’uso di sostanze chimiche sulle colture, sia i sistemi a trattore che gli agribot possono applicare delle microdosi alle singole piante che le richiedono, piuttosto che irrorare un intero campo. Alcune prove hanno suggerito che il microdosaggio potrebbe ridurre del 90% o più la quantità di diserbante spruzzata su una coltura.

BASF, un gigante chimico tedesco, sta lavorando con Bosch, una società di ingegneristica, su un sistema di irrorazione che identifica le piante e poi applica gli erbicidi in modo altamente mirato.

Il ruolo dell’intelligenza artificiale

Anche gli agribot sviluppati per la raccolta delle culture sono guidati dall’IA. Queste macchine tendono a essere disponibili in molte forme e dimensioni e impiegano una varietà di sistemi specifici per la raccolta di singole colture, come pomodori, asparagi e lattuga.

Questo fa pensare che gli agribot che estirpano e curano le piante si evolveranno in modo simile. La loro forma dipenderà dalla coltura interessata e dalla sua posizione, che potrebbe essere un campo, un vigneto o un frutteto.

Alcune possono essere macchine intelligenti trainate da trattori a guida autonoma, mentre in altri casi verranno impiegati come sciami di piccoli agribotti.

L’unica cosa certa è che gli agricoltori non spenderanno un centesimo per nessuno di loro, a meno che non dimostrino di essere all’altezza del lavoro.

Fonte: Farming. Using artificial intelligence, agricultural robots are on the rise, “The Economist”, (Science and Technology section), 6 febbraio 2020

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Graduated in European history in Florence, he started working in publishing soon after having come across a Mac computer in 1984

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