Trí tuệ nhân tạo: Diệt cỏ dại bằng robot AI - Tương lai của ngành nông nghiệp

Đây thực sự là một "kỳ quan" công nghệ vì vừa giúp loại bỏ cỏ xâm lấn mà không làm hư hại rau củ xung quanh. Kỳ quan công nghệ này đã trở thành hiện thực khi nhiều máy móc loại này đã được thương mại hóa, trong khi những loại máy tiên tiến khác đang được phát triển. Để kiểm tra hiệu quả của robot diệt cỏ dại một cách nghiêm ngặt và khoa học, dự án châu Âu mang tên AgRoboConnect đã ra đời. Tại vùng Wallonia của Bỉ, CRA-W - Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Wallonia ở đô thị Gembloux, đảm nhận dự án này.

Giữa cánh đồng củ cải đường non có lá vừa nhú lên, robot FD20 - một cỗ máy ba bánh được trang bị các tấm pin Mặt Trời - di chuyển chậm rãi. Cỗ máy này chạy bằng điện và gần như không phát ra tiếng động. Chỉ đến khi lại gần, mới có thể nghe thấy tiếng kim loại từ những lưỡi dao. Những lưỡi dao này di chuyển qua lại giữa mỗi cây củ cải đường kết hợp cào đất giữa các hàng. Khi đến cuối mỗi luống, máy quay đầu và tiếp tục lặp lại các công đoạn đó trên một đường song song với đường đầu tiên. FD20 thực hiện công việc diệt cỏ mà không làm hỏng một cây củ cải đường nào vì robot này biết chính xác vị trí của hàng chục nghìn cây trồng mà chính nó đã gieo hạt trước đây.

Người phụ trách dự án tại CRA-W Fabienne Rabier giải thích: “Khi gieo hạt, robot sẽ lập bản đồ vị trí đặt hạt củ cải đường. Với thông tin đó, nó có khả năng quay lại diệt cỏ dại chính xác nhờ vào các lưỡi dao có thể thu vào tùy ý. Tất nhiên, robot cần được thiết lập một số thông số, cả khi gieo hạt (số lượng hạt trên mỗi hàng, khoảng cách giữa các cây hoặc hàng,…) và khi diệt cỏ (độ sâu của lưỡi dao). Kết quả thu được thật đáng ngạc nhiên. Điều này cho phép chúng tôi làm việc trên một khu đất nơi củ cải đường chưa mọc lên, hoặc vừa mới mọc. Robot có khả năng làm việc một mình trên diện tích từ 10 đến 20 ha đất canh tác, thực hiện nhiều lượt đi qua trong suốt mùa vụ, tùy thuộc vào nhu cầu. Vì nó diệt cỏ bằng phương pháp cơ học, nên rất hữu ích trong nông nghiệp hữu cơ, đồng thời giúp giải quyết vấn đề thiếu nhân lực trong lĩnh vực này".

Về mặt chi phí, robot có giá khoảng 100.000 euro (hơn 112.000 USD). Sản phẩm này chỉ có thể sinh lời trong trường hợp sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Tuy nhiên, vì việc diệt cỏ thủ công trong nông nghiệp hữu cơ đòi hỏi rất nhiều nhân công, nên khoản đầu tư cho robot “trợ thủ” này có thể được hoàn vốn sau vài năm. Với điều kiện thiết bị không bị hỏng hóc, lỗi hoặc hao mòn sớm. Đó cũng là điều mà nhóm CRA-W đang hướng đến.

Bên cạnh FD20, hai thiết bị khác cũng đang được kiểm nghiệm và một thiết bị thứ ba sắp được đưa vào thử nghiệm. Tại vùng Flanders của Bỉ, các trung tâm nghiên cứu tương tự cũng đang làm việc với các mẫu robot vì dự án AgRoboConnect nhằm phát triển một ngành nông nghiệp bền vững và cạnh tranh ở châu Âu.

Tại Gembloux, hai máy khác hoàn toàn không giống với robot tự hành. Thực tế, chúng phải được gắn vào máy kéo, giống như hầu hết các công cụ nông nghiệp.

Điểm khác biệt là cả hai đều sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI), có khả năng tự học hỏi và cải thiện với mỗi lần sử dụng. Một máy sử dụng quy trình cơ học để diệt cỏ. Một nhân viên trong nhóm giải thích chưa thể cho máy này hoạt động vì mới nhận được vài ngày trước và cần thiết lập thông số cũng như kiểm tra trước khi đưa vào khu thử nghiệm củ cải đường của trung tâm. Tuy nhiên, máy còn lại đã hoạt động tốt vì đã qua quá trình thử nghiệm và huấn luyện. Cỗ máy rộng 6m, chỉ khi nó gập một cánh xuống ta mới thấy các vòi phun cũng như đèn nhấp nháy và nhiều hộp điện tử.

Robot này phun các sản phẩm một cách cực kỳ chính xác, có thể là thuốc diệt nấm hoặc thuốc trừ sâu lên cây củ cải đường, hoặc thuốc bảo vệ thực vật hóa học lên cỏ dại không mong muốn. Việc thêm chất màu vào các chất này giúp kiểm tra hiệu quả. Và sau bài kiểm tra đầu tiên này, Fabienne Rabier khá hài lòng dù vẫn còn một số điểm chưa chính xác mà AI sẽ điều chỉnh trong suốt quá trình sử dụng: "Nó đã xác định được cỏ dại; phun thuốc lên chúng. Tuy nhiên, qua chất màu, có thể nhận thấy rằng nó không phun vào phần lớn diện tích còn lại là những nơi đang gieo trồng củ cải đường. Xét về mặt tiết giảm lượng sản phẩm sử dụng, điều này rất thú vị. Việc sử dụng thiết bị một cách tối ưu có thể giảm 80 đến 90% lượng hóa chất đổ xuống đất.

Trong suốt mùa vụ, các robot khác nhau sẽ được thử nghiệm và kết quả được phân tích. Những khu vực nhỏ đã được phân định trong các mảnh đất. Chúng đóng vai trò làm mẫu đối chứng lâu dài. Sau mỗi lần robot di chuyển qua, ảnh của những khu vực này được chụp bằng thiết bị bay không người lái, sau đó được phân tích trên máy tính. Mỗi loại cỏ dại được đánh dấu, phân loại và kết quả được ngoại suy cho toàn bộ cánh đồng. Điều này sẽ giúp kiểm tra máy móc và nội dung cài đặt nào hiệu quả nhất. Mục đích cuối cùng của các thao tác này là cung cấp thông tin cho nông dân và tư vấn cho họ trong việc mua robot.  

Người phụ trách dự án Alix Hubaux giải thích: "Chúng tôi thử nghiệm các máy khác nhau trong các điều kiện khác nhau và ở các trung tâm nghiên cứu châu Âu khác nhau để tư vấn cho nông dân."
Theo kế hoạch dự án AgRoboConnect sẽ kéo dài 48 tháng và có ngân sách lên tới 2,3 triệu euro (gần 2,59 triệu USD).