Zachránia robotické včely budúcnosť pestovania potravín vo vertikálnych farmách?

Vo vertikálnom poľnohospodárstve sa pomocou umelého osvetlenia a umelej inteligencie darí pestovať rastliny v interiéri s minimálnym zásahom človeka. Rastliny sú v tomto prípade husto uložené na vysokých policiach, a nie na poli. Cieľom vertikálnych fariem je priniesť čerstvé produkty na miestne trhy, zatiaľ však tieto systémy neposkytujú klimaticky priaznivý spôsob, ako nakŕmiť rastúcu svetovú populáciu. Prvá komerčná vertikálna farma na svete bola otvorená v Singapure v roku 2012. V nasledujúcich rokoch vznikli ďalšie podniky, pričom hlavní hráči ako Infarm a AeroFarms získali v priebehu nasledujúceho desaťročia finančné prostriedky vo výške stoviek miliónov dolárov.

Niektoré spoločnosti a odborníci tvrdia, že s pomocou udržateľných systémov, ako je hydropónia, ako aj umelej inteligencie na dôkladné monitorovanie rastu rastlín a spotreby vody by tieto farmy mohli vyriešiť problém globálnej potravinovej neistoty. Mnoho vertikálnych fariem však v uplynulom roku zápasilo s veľkými problémami. Inflácia a celosvetovo prudko rastúce ceny energií spôsobili, že farmy si nemôžu dovoliť takmer nepretržitú spotrebu elektrickej energie. Na jeseň minulého roka spoločnosť Infarm oznámila, že prepúšťa viac ako polovicu svojich zamestnancov, a spoločnosť AeroFarms nedávno vyhlásila konkurz. Finančným problémom medzitým čelia aj ďalšie vertikálne farmy.

Nepomáha ani to, že mnohé z nich v súčasnosti pestujú len šalát a bylinky, pretože spotrebujú malé množstvo vody a vďaka rýchlemu vývoju sa dajú pomerne ľahko pestovať v interiéri prostredníctvom hydropónie. Ak chcú vertikálne farmy skutočne bojovať proti potravinovej neistote, musia rozšíriť svoju ponuku, čo znamená nájsť spôsob, ako dostať do hi-tech interiérov aj opeľovače. Približne tretina plodín, ktoré konzumujeme, totiž potrebuje na svoj rast opeľovače, ako sú včely a netopiere.

Vo vertikálnej farme je ťažké túto prácu vykonať, pretože domestikované včely medonosné, ktoré sú jedným z najobľúbenejších opeľovačov pre komerčných pestovateľov, majú problémy s navigáciou pri umelom osvetlení a ručné opeľovanie je mimoriadne časovo náročné, a teda aj nákladné. Na vyriešenie tohto problému výskumníci už viac ako desať rokov pracujú na robotických opeľovačoch. Roboty nie sú na farmách novinkou. V súčasnosti sa vyvíjajú autonómne roboty na zber rôznych plodín a niektoré zariadenia môžu vykonávať aj ďalšie úlohy vrátane pletia buriny, postrekovania pesticídmi a monitorovania chorôb.

Umelá inteligencia pomáha väčšine týchto nástrojov organizovať a spracovávať informácie z ich palubných senzorov.  Často sú to multispektrálne kamery, ktoré dokážu zachytiť rozdiely v typoch svetla odrážaného rastlinami. Tieto rozdiely poskytujú informácie o zdravotnom stave plodín, napríklad o zrelosti plodov alebo známkach poškodenia. Čoraz viac tímov sa v súčasnosti zameriava aj na automatizáciu opeľovania. Nie je to jednoduchá úloha, hovorí Yu Gu, robotik z West Virginia University, ktorý vyvíja šesťramenný opeľovací stroj s názvom StickBug. Problém pritom je, že existuje veľa druhov kvetov a veľa druhov poľnohospodárskych prostredí.

Niektorí výskumníci už preniesli svoju prácu z akademického prostredia na trh. Napríklad Siddharth Jadhav, ktorý založil v roku 2019 spoločnosť Polybee, spolu so svojimi kolegami prispôsobuje bežne dostupné minidrony na rôzne typy poľnohospodárskych operácií vo vnútri budov vrátane vertikálnych fariem a skleníkov. Softvér spoločnosti Polybee poháňaný umelou inteligenciou dáva pokyny dronom vybaveným kamerovými senzormi, ktoré merajú kľúčové znaky pestovateľských rastlín, aby lietali v ich blízkosti. Potom drony opatrne rozvíria okolitý vzduch, aby rozvibrovali kvety, keď sú podmienky vo vnútri skleníkov (napríklad teplota a vlhkosť) optimálne na opeľovanie. Táto činnosť vytrasie peľ z kvetu a spustí proces oplodnenia.

Spoločnosť Polybee v súčasnosti predáva svoj opeľovací systém do komerčných skleníkov na pestovanie paradajok v Austrálii. Jadhav hovorí, že tím uskutočnil aj pokusy so spoločnosťami zaoberajúcimi sa vertikálnym pestovaním vo vnútorných priestoroch, hoci „zatiaľ nemáme veľa komerčných vertikálnych fariem, ktoré by pestovali ovocné plodiny vo veľkom rozsahu“. Izraelská spoločnosť Arugga tiež predáva roboty do skleníkov na pestovanie paradajok. Jej pohyblivý pozemný robot s príznačným názvom Polly sa pohybuje medzi radmi rastlín a vyfukuje impulzy vzduchu na podporu opeľovania.

Tento proces je väčšinou autonómny. Zatiaľ sa však Polly presúva medzi riadkami pomocou tabletu ovládaného ľudským operátorom. Ak sa robotické opeľovače uplatnia vo vertikálnych farmách, mohli by ponúknuť viacero výhod. Po prvé, mohli by znížiť počet infekcií medzi rastlinami, pretože včely môžu šíriť choroby, ktoré spôsobujú veľké škody na farmách. Komerčne vyvinuté včely rozmiestnené v skleníkoch môžu tiež vykĺznuť von a infikovať divoké včely v okolí, ktorých počty už aj tak rýchlo klesajú. Ich úbytok do veľkej miery súvisí s faktormi, ako sú klimatické zmeny, urbanizácia a používanie pesticídov.

To je obzvlášť zlé pre rastliny, ktoré sú odkázané na vonkajšie opeľovače, pretože sa nemôžu spoľahnúť na mechanické náhrady. Hoci Polybee a Arugga tvrdia, že opeľovanie paradajok zvládli, stále pracujú na modifikácii svojich produktov, aby fungovali aj s inými druhmi rastlín.  Spoločnosť Polybee v súčasnosti vykonáva testy s jahodami a Arugga tvrdí, že jej nástroje sa dajú upraviť tak, aby fungovali s množstvom ďalších plodín, ako sú napríklad jahody a čučoriedky. Každá rastlina však má svoje zvláštnosti. Zatiaľ čo spoločnosť Arugga plánuje používať svoju metódu pulzujúceho vzduchu pre rôzne druhy ovocia, iní odborníci zistili, že niektoré odrody môžu vyžadovať priamy kontakt s robotmi, podobný prirodzenej metóde, ktorú vykonávajú včely. Ide napríklad o niektoré druhy bobuľovín.

Bez ohľadu na druh ovocia budú musieť roboty pracovať jemne, aby nepoškodili kvety, ktoré bývajú chúlostivé. Okrem toho metóda vírenia vzduchu dronmi bude pravdepodobne fungovať s niekoľkými rastlinami naraz, a nie s jednotlivcami. Aj keď robotické opeľovače zmodernizujú vertikálne farmy, je nepravdepodobné, že by akýkoľvek typ interiérového poľnohospodárstva mohol úplne nahradiť polia, na ktoré sa ľudia spoliehali po tisícročia. No vertikálne farmy by mohli dopĺňať vonkajšie plodiny bez toho, aby zaberali príliš veľa miesta. Dajú sa napríklad vybudovať na opustených pozemkoch.

Zdroj: scientificamerican.com.