الزراعة هي واحدة من أقدم الصناعات في العالم، حيث تم العثور على أدلة على الزراعة منذ عام 21000 قبل الميلاد. ومع ذلك، مع زيادة عدد السكان والاضطرابات البيئية بسبب تغير المناخ، تحتاج الزراعة إلى إيجاد حلول جديدة لتحسين الأمن الغذائي.
يمكن زراعة المزيد من الغذاء من خلال استخدام تحليل البيانات لتحسين كفاءة الزراعة. من خلال تحليل البيانات المتعلقة بأنماط الطقس وظروف التربة وغزوات الآفات ومستويات أشعة الشمس وقوى السوق وعوامل أخرى، يمكن للمزارعين تحديد الأوقات المثلى لزراعة المحاصيل ومعالجتها وحصادها، فضلاً عن تحديد أفضل المحاصيل لتحقيق أقصى قدر من العائدات في ظل ظروف معينة.
إن اتخاذ القرارات بناءً على البيانات ليس بالأمر الجديد في مجال الزراعة. فمنذ عام 1792، تقويم المزارع القديم لقد زودت المزارعين في الولايات المتحدة بمعلومات حول توقعات الطقس ومخططات الزراعة والبيانات الفلكية. وفي الوقت نفسه، في المملكة المتحدة، المزارع الاسبوعي توفر هذه المجلة مصدرًا منتظمًا للمعلومات والتحديثات المصممة لمساعدة المزارعين. وقد قدمت هذه المنشورات، وغيرها من المنشورات المماثلة، معلومات محدثة بانتظام لتمكين اتخاذ القرارات السليمة.
إن تزويد المزارعين بمزيد من البيانات والأدوات المتطورة لتحليلها من شأنه أن يمكّنهم من اتخاذ قرارات أفضل بشأن كيفية إدارة المحاصيل. وهناك بالفعل قدر هائل من بيانات الطقس التاريخية التي يمكن استخدامها للتنبؤ بأنماط الطقس. ورغم أن تغير المناخ يميل إلى زيادة احتمالات وقوع أحداث الطقس المتطرفة، فإن مثل هذه الأحداث يتم دمجها في نماذج المناخ الحالية.
هناك العديد من مصادر البيانات المتعلقة بالزراعة. يمكن جمع بيانات سوق الأوراق المالية لتحديد المحاصيل التي تحقق أداءً أفضل من غيرها. ويمكن استخدام أجهزة الاستشعار لجمع البيانات حول جودة التربة والرطوبة. ويمكن نشر الطائرات بدون طيار لمراقبة الآفات والأعشاب الضارة، وإرسال الأقمار الصناعية إلى المدار لجمع البيانات حول كمية ضوء الشمس في الحقل.
وتؤكد الدراسة على أهمية مراقبة البيانات باستخدام تكنولوجيا الهاتف المحمول والمنصات الرقمية على مستوى الإنتاج، لضمان وضوح سلسلة التوريد واستدامتها. بالإضافة إلى ذلك، قدم المؤلفون توصيات استراتيجية للحكومة البريطانية لتوسيع نطاق الابتكارات التكنولوجية.
ويخلص التقرير إلى أن “تنسيق البيانات يوفر فرصًا عديدة – بدءًا من تمكين المزارعين من فهم تأثير إنتاجهم وسلاسل التوريد التي يشكلون جزءًا منها بشكل أفضل، إلى دعم المؤسسات المالية لاتخاذ قرارات مستنيرة، إلى التحقق من ادعاءات الإنتاج أو التوزيع المستدام”.
إن محاولة الحصول على العمالة في المزرعة تشكل مشكلة كبيرة، لذا فإن المزارعين منفتحون على استخدام التكنولوجيا في جميع الأشكال المختلفة
ديفيد روس، الكلية الريفية في اسكتلندا
من أهم فوائد تحليل البيانات القدرة على مراقبة البيانات الواردة بشكل مستمر على مدار فترة زمنية معينة وإرسال التنبيهات عند ظهور أي مشكلات. على سبيل المثال، يمكن لأجهزة الاستشعار تحديد الأوقات المثلى لري المحاصيل أو تسميدها.
من خلال تحديد الاتجاهات داخل البيانات الموجودة، يمكن لأنظمة تحليل البيانات التنبؤ بالنتائج المحتملة. باستخدام الحلول التنبؤية، مثل محاكاة مونت كارلو، من شأنه أن يمكن المزارعين من تحديد اتجاهات السوق أو ظروف النمو المحتملة للمحاصيل المختلفة.
يقول مارك وولف، مستشار الصناعة الاستشارية واستراتيجي تحليلات الصحة الرئيسي لقسم إنترنت الأشياء العالمي في شركة SAS: “نحن الآن نجمع البيانات ليس فقط لدعم عملية اتخاذ القرار في زراعة المنتجات الزراعية، بل انتقلنا أيضًا إلى مجال التنبؤ”.
“إذا قمت بهذه الأشياء بهذه التركيبة في هذا الوقت، فماذا يجب أن أتوقع مع الأخذ في الاعتبار افتراضًا معينًا حول الري؟”
تجارب ومصاعب المحاصيل
يمكن استخدام المحاكاة الحاسوبية للتنبؤ بما يحدث عند زراعة محاصيل مختلفة أو تجربة روتين جديد. في السابق كان هذا يتطلب من المزارع تجربة زراعة المحصول لموسم واحد لمعرفة العائد على المحصول بشكل مباشر، وهو أمر يستغرق وقتًا طويلاً وقد يؤدي إلى خسائر.
يقول وولف: “المستوى التالي من التحليل هو التوأم الرقمي – محاكاة لسير العمل. بمجرد أن يكون لديك مجموعة رياضية من العلاقات بين المدخلات والمخرجات – المحصول، والتركيبة الجينية لهذا المحصول في منطقة جغرافية معينة، ومجموعة من المدخلات للعوامل الكيميائية والبيولوجية، والنتيجة – يمكنك بعد ذلك محاكاة ذلك”.
هناك أكثر من مجرد قضايا مالية يتعين على المزارعين مراعاتها في الزراعة. غالبًا ما يختار المزارعون المحاصيل لأسباب أخرى غير المكسب المالي الفوري. تعد تناوب المحاصيل ممارسة شائعة في الزراعة، حيث يتم زراعة محاصيل مختلفة بالترتيب لمكافحة الآفات والأعشاب الضارة وتحسين التربة.
يقول ديفيد روس، المستشار الرئيسي لخدمات الأراضي الصالحة للزراعة في الكلية الريفية في اسكتلندا: “بدلاً من إخبارنا بالمحصول الذي يجب أن نزرعه، هناك مجال لتحديد حالات تفشي الأمراض الناشئة في جزء من الحقل، مثل نظام الإنذار المبكر”.
وكما هي الحال مع كل شيء، فإن الجدوى المالية تشكل أهمية بالغة. فقليل من المزارعين يستطيعون تحمل تكاليف مجموعة برامج تحليل البيانات الشاملة. ورغم أن هذا قد يكون دفعة لمرة واحدة، فإن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن تتحقق عوائد الاستثمار. وإذا أصبح المنتج بعد ذلك عتيقاً أو لم يعد يحظى بالدعم، فسوف يتطلب الأمر استثمارات كبيرة أخرى.
ولهذه الأسباب، تبحث شركات التكنولوجيا الزراعية في إمكانية تقديم خدمات تحليل البيانات كخدمة اشتراك للمزارعين. وهذا يتغلب على مشكلة التكلفة العالية الأولية للبرمجيات.
ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى الاستثمار في مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار. وقد نجحت العديد من الشركات الزراعية بالفعل في توليد مجموعات بيانات ضخمة يمكنها استخدامها كنموذج أساسي لتحليل البيانات الزراعية.
إن إنشاء شبكة لجمع البيانات أمر ضروري. وتتضمن هذه الشبكة أجهزة الاستشعار اللازمة لجمع البيانات في شبكة تنقل المعلومات للتخزين والتحليل. وقد يكون تركيب مثل هذه الشبكة أيضاً بمثابة تكلفة كبيرة لمرة واحدة، على غرار عملية ربط شركة بخدمات الاتصالات.
التغلب على مشاكل الاتصال
وعلاوة على ذلك، لا تزال مشكلة الاتصال بالشبكة تشكل مشكلة في المناطق الريفية، وخاصة في المناطق النائية من البلاد. بل إن هناك مناطق ريفية لا تزال لا تتلقى إشارات الهاتف المحمول. ولكي تكون حلول تحليل البيانات هذه فعّالة، فلا بد من زيادة الاستثمار في البنية الأساسية للاتصالات في المناطق الريفية.
إن أحد التحديات المحتملة التي تواجه الزراعة القائمة على التحليل هو الافتقار إلى تبادل المعلومات بين مختلف المزودين. إذ لا يوجد أي توافق بين أجهزة الشركات المصنعة المختلفة، مما يعني أن المزارعين لديهم الكثير من مجموعات البيانات المختلفة، ولكن لا توجد طريقة لدمجها معًا لمعرفة كيفية تفاعلها مع بعضها البعض.
يقول إيد هاريس من مركز أبحاث علوم البيانات الزراعية بجامعة هاربر آدامز: “لدينا العشرات من البرامج التي تستخدمها المزرعة لإدخال البيانات وإخراجها، لكنني أشير إليها باسم صوامع البيانات. فهي لا تتواصل مع بعضها البعض ولا تحصل إلا على معلومات حول مزرعتك”.
إن القدرة على الجمع بين مجموعات بيانات متعددة معًا من شأنها أن توفر نظرة عامة أكثر شمولاً لعمليات المزرعة، بدلاً من سلسلة من مدخلات البيانات المستقلة. ومع ذلك، فإن مشاركة هذه البيانات مع حماية المعلومات الشخصية والمالية لكل مزرعة في نفس الوقت سيكون أمرًا ضروريًا حتى تظل هذه الخدمة متوافقة مع لوائح حماية البيانات، مثل قانون حماية البيانات في المملكة المتحدة. قانون حماية البيانات لعام 2018.
إن القدرة على مقارنة البيانات مع المزارع الأخرى من شأنها أن توفر للمزارعين فهماً أكبر لكيفية عمل مزارعهم. وعلى نحو مستقل، لن تكون هذه المعلومات ذات قيمة كبيرة، ولكن من خلال الجمع بينها فإنها ستمكن من وضع تقديرات أساسية لكيفية عمل المزرعة النموذجية. وهذا من شأنه أن يمكن المزارعين من تحديد المناطق في مزارعهم التي يحتاجون إلى تركيز انتباههم عليها.
يقول هاريس: “إن ما يزعجني هو أنه إذا حصلت على هذه الأرقام من مزرعة واحدة، فسوف يكون لدى المزارع هذا الرقم الوحيد. ما أعتقد أنه مطلوب هو دراسة جدوى لإنشاء معايير للكربون ولعمليات المزرعة الأخرى. ثم لدي المزيد من المعلومات في سياق المزارع الأخرى”.
هناك أيضًا عناصر إقليمية يجب أخذها في الاعتبار. فنظام تحليل البيانات الذي تم تطويره باستخدام المزارع في جزء معين من البلاد لن ينجح بالضرورة في جزء آخر.
هناك قضايا بيئية وجغرافية تحتاج إلى تعديل حتى يكون كل حل لتحليل البيانات فعالاً. يقول روس: “لقد عملنا على مشروع من أستراليا ونجح بشكل مثالي، ولكن عندما ننقله إلى الظروف الاسكتلندية، يصبح الأمر كارثيًا لأنه كان في بيئة مختلفة”.
إلى جانب تحليل البيانات، يتم استخدام الأتمتة لمعالجة نقص العمالة في الآونة الأخيرة. وعادة ما تكون هذه المهام متكررة وعادية مثل حلب الأبقار، مما يسمح للقوى العاملة بتركيز انتباهها على مهام أكثر تعقيدًا.
يقول روس: “إن محاولة الحصول على عمالة في المزرعة تشكل مشكلة كبيرة، لذا فإن المزارعين منفتحون على استخدام التكنولوجيا في جميع الأشكال المختلفة”. “إن الروبوت في مزرعة الألبان التي تكلف 30 ألف جنيه إسترليني سنويًا لديه القدرة على توفير 85 ألف جنيه إسترليني سنويًا من العمالة للمزارع”.
ورغم أن الزراعة لا تعتبر صناعة تعتمد على تكنولوجيا المعلومات، فإنها تعتمد على الحاجة إلى بيانات موثوقة ودقيقة لتمكين اتخاذ القرارات المستنيرة. ويمكن استخدام تحليل البيانات لتحديد الاتجاهات الناشئة داخل مجموعات البيانات وتنبيه المزارعين إلى متى قد يكون التدخل مطلوبًا لحماية المحاصيل وزيادة إنتاجها.
ويختتم روس حديثه قائلاً: “المزارعون أشخاص ساذجون. ولابد من إثبات نجاحهم، ولابد من تحقيق عائد على استثماراتهم. ولا يتعلق الأمر دائمًا بالنقود، بل بالوقت. ولابد أن يكون الأمر بسيطًا نسبيًا وقويًا وأن يتم تنفيذه في مزرعة فوضوية وفي بيئات قذرة، لأنه لا مفر من ذلك”.
