Thế nào là "nông nghiệp chính xác"?
Nông nghiệp chính xác có thể nuôi sống cả dân số thế giới vào năm 2050, vốn dự kiến lên tới 10 tỉ người.
Tại trang trại Dancing Crow ở Washington, Mỹ, những đóa hoa hướng dương và cây bí đang vươn lên đón ánh nắng mùa thu bên cạnh một dãy tấm pin năng lượng mặt trời. Trang trại này cung cấp rau củ hữu cơ cho các chợ ở Seattle, nhưng nó cũng là nơi tập đoàn công nghệ Microsoft thử nghiệm công nghệ mới với hy vọng sẽ có thể làm thay đổi hoàn toàn diện mạo của ngành nông nghiệp. Trong năm vừa qua, các kỹ sư của Microsoft đã và đang phát triển hàng loạt các công nghệ tại trang trại này để cắt giảm mạnh chi phí của “nông nghiệp chính xác”, tức ngành nông nghiệp sử dụng cảm biến và các thuật toán thông minh để phân phối nước, phân bón và thuốc trừ sâu chỉ cho những cây trồng mà thực sự cần chúng nhằm đảm bảo tính sinh lời, tính bền vững và bảo vệ môi trường.
Nông nghiệp chính xác là một trong những công nghệ có thể giúp cung cấp lương thực nuôi sống dân số thế giới dự kiến sẽ lên tới xấp xỉ 10 tỉ người vào năm 2050. Nếu nông dân có thể tưới tiêu chỉ khi nào cần thiết và tránh việc lạm dụng thuốc trừ sâu, họ sẽ có thể tiết kiệm được chi phí và nâng cao sản lượng.
Nhưng các hệ thống hiện có thực sự quá đắt đỏ, bởi một cảm biến đã có giá lên tới 1.000 USD. Khoản đầu tư này quá lớn, vượt ngoài khả năng của phần lớn nông dân ở những nước giàu, huống chi là nông dân ở những nước nghèo, vốn rất cần đẩy mạnh năng suất sản xuất. Thực ra, các cảm biến - tức những thiết bị thăm dò những thông số như độ ẩm, nhiệt độ và độ chua... trong đất và được gắn rải rác khắp nông trại - tương đối rẻ và chạy bằng các tấm pin năng lượng mặt trời không hề đắt đỏ.
Thế nhưng, khoản chi phí lớn nằm ở khâu làm sao đưa dữ liệu từ cảm biến đến người nông dân. Rất ít nông trại có độ phủ sóng di động lý tưởng và mạng Wi-Fi thì không thể phủ sóng toàn bộ các cánh đồng. Vì thế, hầu hết các hệ thống nông nghiệp chính xác phải trông cậy vào những cảm biến mà kết nối với các trạm phát sóng di động, vốn tốn hàng chục ngàn USD hoặc phải kết nối với các vệ tinh, cũng đòi hỏi phải trang bị các ăng-ten đắt tiền và các kế hoạch dữ liệu.
Đó là điều mà nhóm kỹ sư Microsoft đang nỗ lực thực hiện nhằm làm giảm khoản chi phí này. Các cảm biến tại Dancing Crow dùng những khoảng tần số sóng truyền hình không sử dụng đến, được gọi là khoảng trắng (whitespace), trong các phổ tần số không dây. Việc cung cấp tín hiệu truyền hình để lại các khoảng trống giữa các kênh để phục vụ các mục đích đệm và khoảng trắng này có thể được dùng để cung cấp truy cập mạng internet trên diện rộng. Nhiều nước đang thử nghiệm với những khoảng trắng whitespace để mở rộng thêm băng thông cho điện thoại di động. Tại các thành phố, những phổ tần số whitespace “chật hẹp” này được bán với giá hàng triệu USD. Nhưng tại các vùng nông thôn thưa thớt dân cư, theo Ranjeev Chandra, một nhà nghiên cứu ở Microsoft, có nhiều whitespace chưa được sử dụng đến.
Nhà của một người nông dân được kết nối internet theo cách thông thường. Một trạm whitespace đặc biệt tiếp sóng đến một nhà kho ở đâu đó trong trang trại mà có gắn ăng-ten truyền hình bình thường. Từng cảm biến “giao tiếp” với nhà kho sử dụng các máy thu phát vô tuyến truyền hình với độ phủ hơn 8 km, đủ để phủ hầu hết các trang trại lớn nhất. Những máy thu phát vô tuyến này lại khá rẻ. “Chúng tôi đã phát triển được những cảm biến có giá chưa tới 100 USD. Mục tiêu của chúng tôi là làm sao đưa giá cảm biến xuống còn chưa tới 15 USD”, Chandra nói.
Microsoft không phải là đơn vị duy nhất hy vọng đưa các cảm biến nông nghiệp vào ứng dụng thực tế. Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Khoa học Ứng dụng tại Mannheim, chẳng hạn, đã phát triển một mạng lưới cảm biến dựa vào một công nghệ gọi là SDR (Vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm) - công nghệ sử dụng các máy tính để “kích hoạt” một máy thu vô tuyến rất nhạy và cực kỳ linh hoạt. Trong khi đó, các nhà khoa học tại Đại học Nebraska-Lincoln đang nghiên cứu các cảm biến giao tiếp với sóng vô tuyến, được truyền qua đất, hơn là qua không khí và lấy năng lượng từ chuyển động của những chiếc xe nông trại chạy trên mặt đất.
Tuy nhiên, mặc dù dữ liệu mà cảm biến thu thập được là rất hữu ích cho nông dân, nhưng chúng không thể cho họ biết tất cả mọi thứ. Để giải quyết vấn đề này, trang trại Dancing Crow sử dụng một máy bay không người lái. Những chiếc máy bay không người lái đang ngày càng trở nên rẻ hơn (một chiếc máy bay cơ bản cũng tốn 1.000 USD), nhưng đòi hỏi phải có một số kỹ năng lái và thời lượng pin hạn chế cũng có nghĩa là chúng không bay được lâu. Vì thế, nhóm kỹ sư của Microsoft đã viết một chương trình lái thử nghiệm cho phép nông dân vẽ ra sơ đồ để khảo sát, tìm ra lộ trình bay hiệu quả nhất và cho máy bay đi theo lộ trình này, nhờ đó giảm được thời gian theo dõi trang trại tới hơn 25%.
Hình ảnh đưa về chứa những thông tin hữu ích về điều kiện tăng trưởng, sức khỏe mùa màng và những loài đang phá hoại cây trồng, nhưng để “phiên dịch” các thông tin này một cách chính xác lại nằm ngoài khả năng của hầu hết các nông dân. Vì thế, Microsoft cũng phát triển phần mềm chạy trên một máy tính laptop bình thường và có thể gắn kết những hình ảnh rời rạc vào thành một bức tranh tổng thể duy nhất về toàn bộ trang trại. Dữ liệu cảm biến được ghi trên hình ảnh này và sau đó, máy tính có thể chuyển những thông số mà cảm biến đọc được thành những chỉ dẫn cụ thể về độ ẩm, độ chua...
Chandra dự kiến sẽ đưa công nghệ của ông sang Ấn Độ. Đối với những nông dân nghèo nhất, thậm chí một máy bay không người lái giá rẻ cũng là quá khả năng tài chính của họ. Ông muốn xem liệu một giải pháp công nghệ có giá thấp hơn có mang lại hiệu quả tương đương. Giải pháp này đơn giản chỉ là gắn một chiếc điện thoại thông minh vào một khí cầu heli và cho nó bay qua các cánh đồng.
Theo The Economist
