Close ad

«الذكاء الاصطناعى» ثورة علمية فى التنمية الزراعية

3-9-2023 | 15:01
;الذكاء الاصطناعى; ثورة علمية فى التنمية الزراعيةالذكاء الاصطناعي والزراعة
منى عبد العزيز
بوابة الأهرام الزراعي نقلاً عن

 -الذكاء الاصطناعى الثورة الزراعية الرابعة فى تكنولوجيا المعلومات والزراعة الدقيقة

موضوعات مقترحة

-  الذكاء الاصطناعى هو تطبيق ذكى يعمل من خلال توفير مجموعة من البيانات فى عدد من العلوم وربطها مع بعضها لاستنتاج القرار المناسب

  - الطريق الأسرع والأكفأ لتحسين الإنتاجية وزيادة الصادرات الزراعية

 - تطبيق "الذكاء الاصطناعى" يتم بشكل مكثف وعميق بالمعاهد البحثية بوزارة الزراعة

 

الذكاء الاصطناعى علم جديد، عبارة عن مجموعة من التقنيات التى تهدف إلى إعطاء الأنظمة الحاسوبية القدرة على تنفيذ مهام تتطلب تفكيراً وحسابات مشابهة لتلك التى يقوم بها الإنسان، وتعتمد هذه التقنيات على تحليل البيانات واستخراج الأنماط واتخاذ القرارات المستنيرة، وهو ما يمثل فرصاً هائلة لتطوير الزراعة، ومع زيادة عدد السكان وتغير المناخ وتقلبات الطقس، أصبح تحسين الإنتاجية وتوفير الموارد الزراعية أمراً حاسماً، حيث يأتى دور الذكاء الاصطناعى فى تطوير الزراعة المصرية ومن خلال تحليل ضخم للبيانات المزرعية وتطبيق التعلم العميق وتقنيات التعلم الآلى، يمكن للمزارعين والمهندسين الزراعيين أن يحصلوا على رؤى دقيقة حول أداء المحاصيل، وحالة التربة، ومتطلبات الرى، ومكافحة الآفات، والتنبؤ بسلوك الطقس، وتحسين إنتاج الأصناف النباتية والحيوانية لتكون أكثر ملاءمة للظروف المناخية المتغيرة، علاوة على ذلك يمكن استخدام الروبوتات والأجهزة المتصلة بالإنترنت فى جمع البيانات الميدانية وتحديد المشاكل والعوامل المؤثرة بشكل أكثر دقة، حيث يمكن أن تُسهِم هذه التكنولوجيات فى تحسين إدارة المزارع وتقليل الهدر وتحسين كفاءة استخدام الموارد المائية والطاقة، وبهذه الطريقة يمكن أن يكون الذكاء الاصطناعى عاملاً رئيسياً فى تعزيز الاستدامة الزراعية وتحقيق التوازن بين النمو الاقتصادى والحفاظ على البيئة.

إن تطبيق تقنيات الذكاء الاصطناعى، يمكن أن تؤدى إلى تحسين إنتاجية المحاصيل وتقليل المخاطر الزراعية، حيث يساهم الذكاء الاصطناعى فى التنبؤ بظروف الطقس، وإدارة المياه الزراعية بشكل أكثر كفاءة، ومراقبة صحة النباتات، وتحسين استخدام المبيدات والأسمدة بشكل دقيق، كما يمكن أن يساعد فى تطوير أنظمة الرى الذكية والزراعة العمودية والدقيقة، مما يساهم فى زيادة إنتاجية القطاع الزراعى وتحسين الأمن الغذائى فى مصر.

 وبصفة عامة فإن الذكاء الاصطناعى يمكن أن يكون له دور متعدد المجالات فى تحسين الزراعة المصرية، حيث يمكن استخدام التحليلات الضخمة للبيانات الزراعية فى تحسين إنتاجية المحاصيل وتوقع الظروف الجوية والمناخية بدقة أكبر، كما يمكن باستخدام تقنيات التعلم الآلى والشبكات العصبية الكشف عن الآفات والأمراض فى النباتات وتحديد أفضل السبل لمكافحتها، كما يمكن استخدام الروبوتات والأجهزة المتصلة بالإنترنت فى تحسين عمليات الرى وإدارة الموارد المائية بشكل أكثر فعالية، وكذلك يمكن استخدام الذكاء الاصطناعى فى تحسين عمليات التصنيف والتعبئة والتغليف للمنتجات الزراعية مما يؤدى إلى زيادة جودتها وتحسين فرص التصدير وهكذا، وهذه التقنيات المتقدمة يمكن أن تلعب دوراً هاماً فى تحسين الإنتاجية ورفع كفاءة الموارد فى الزراعة المصرية والمساهمة فى تحقيق الأمن الغذائى وتعزيز الاقتصاد الزراعى.

إن تبنى التقنيات الحديثة والذكاء الاصطناعى يتطلب التدريب والتعلم المستمر للمزارعين والعاملين فى هذا المجال للتأقلم مع هذه التغييرات والاستفادة القصوى من إمكانيات الذكاء الاصطناعى، الذى يبدو أنه سيظل محوراً مهماً لتحسين الزراعة المصرية وتحقيق الاكتفاء الذاتى فى الإنتاج الزراعى.. والحديث حول تفاصيل هذا الموضوع يأتى خلال هذه السطور...

تطبيق "هدهد"

فى البداية كشف الدكتور أحمد طوبال مستشار وزير الزراعة للتحول الرقمى، أن الذكاء الاصطناعى بدأ يدخل فى جميع نواحى الحياة خلال الفترة الأخيرة، أما فى الزراعة فقد تم استخدامه فى عدة  مجالات أبرزها حصر المحاصيل، حيث يتم استخدام الذكاء الاصطناعى فى حصر مساحات المحاصيل الاستراتيجية باستخدام صور الأقمار الصناعية، التى يمكن من خلال متابعتها معرفة كمية المحاصيل الناتجة قبل نهاية الموسم الزراعى، وهذا يوضح لمتخذ القرار حجم الكميات التى سوف تنتج من محصول القمح أو الذرة على سبيل المثال خلال الموسم، وبناء عليه يستطيع تحديد الاحتياجات المطلوبة للتخطيط والعمل على تدبيرها، وهذا التطبيق يتم منذ 4 مواسم تقريباً، وسيتم الاعتماد عليه فى المواسم القادمة.

وأضاف أما بالنسبة للتطبيقات الأخرى للذكاء الاصطناعى التى تم استخدامها فى وزارة الزراعة، فتتمثل فى "تطبيق هدهد" وهو تطبيق للإرشاد الزراعى باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعى، حيث يتم فى الفترة الحالية إرشاد المزارع من خلال هذا التطبيق الذكى، فعن طريق الحصول على بعض المعلومات منه مثل نوعية المحاصيل التى يقوم بزراعتها، ومرحلة النمو، ونوعية البذرة التى تم استخدامها، وأسلوب الرى، وموقعه بالتحديد، وعدد مرات الرى ، يحصل المزارع على الإرشاد المناسب له وفقاً لحالة الطقس لديه، وطبيعة التربة التى يزرع فيها، مشيراً وقد استفاد من هذا التطبيق خلال الفترة الماضية عدد كبير من المزارعين، ويتم التطوير المستمر لهذا التطبيق بالتعاون مع الإرشاد الزراعى ووزارة الاتصالات بصفتها الجهة التكنولوجية المنفذة.

وقال"طوبال "أن تطبيق الذكاء الاصطناعى بوزارة الزراعة يتم بشكل مكثف وعميق من خلال المراكز والمعاهد البحثية التابعة لها، حيث إنه يحتاج لقاعدة بيانات ضخمة ودقيقة لتغذية الأنظمة المختلفة بها، والتى يترتب عليها الحصول على نتائج سليمة، موضحاً أن إنشاء قاعدة بيانات ليست مهمة الذكاء الاصطناعى الذى يعمل من خلال هذه البيانات لاستخراج النتائج فقط، لذا تعمل وزارة الزراعة حالياً بقوة فى إنشاء قواعد بيانات وتدقيقها وإتاحتها للجهات البحثية بها والتعامل معها من خلال الخدمات الموجودة لديها.

علاقات معقدة

 فيما أوضح الدكتور محمد فهيم مستشار وزير الزراعة للمناخ ورئيس مركز تغير المناخ، أن الذكاء الاصطناعى أو الرقمنة أو التحول الرقمى يندرج تحت مسمى "الثورة الزراعية التكنولوجية الرابعة"، حيث مرت الزراعة بعدة ثورات منذ استئنافها من آلاف السنين مروراً باستخدام الميكنة الحديثة والكيماويات والأسمدة، ثم جاءت الزراعة الذكية وأخيراً الذكاء الاصطناعى المستخدم فى الزراعة.

وشبه "الذكاء الاصطناعى" بالتليفون المحمول الذى يستخدمه كل إنسان الآن، والذى يطبق أعلى تقنيات الذكاء الاصطناعى فى الاتصالات والتواصل، وكذلك الحال فى الزراعة هناك بعض التطبيقات التى تطبق أعلى درجات الذكاء الاصطناعى، وذلك لأن الزراعة تعتمد على فهم العلاقة بين النبات والوسط المحيط به سواء مناخ أو تربة أو مياه أو عناصر غذائية، وكل ماتوصل إليه العلم الحديث حتى الآن من فك رموز هذه العلاقة وتفسير فسيولوجيا النبات وعلاقته بامتصاص العناصر، وتأثير كل عنصر على النبات، وشكل واتجاه النمو فى النبات، وكيف يستطيع النبات أن يكون ثمرة وزهرة وخلافه مازال محدوداً، لأن كل هذه العلاقات معقدة للغاية والعلم حتى الآن لم يستطيع تفسير أشياء كثيرة منها، وهنا يأتى دور الذكاء الاصطناعى فى مراقبة النمو(على سبيل المثال) وذلك من خلال "الحساسات" التى تبدأ فى تتبع دورة حياة النبات من بداية إنبات البذرة مروراً بالنمو الخضرى، ثم الإزهار، كما يمكن استخدامه أيضاً فى تتبع امتصاص العناصر الغذائية للنبات لمعرفة أهم العناصر لنمو النبات.. وهذا ما يسمى أحيانا بالزراعة الدقيقة باستخدام تكنولوجيا المعلومات والذكاء الاصطناعى، مضيفاً ومن خلال تحديد احتياجات النبات الفعلية من المياه والظل والتهوية والشمس وغير ذلك، نستطيع الزراعة تحت الصوبات والتحكم فى أجوائها، وفى النهاية يمكننا الحصول على أعلى إنتاجية وأفضل جودة بسبب تفهمنا لاحتياجات النبات بدقة والوفاء بها من خلال الذكاء الاصطناعى.

وأكد "فهيم" أن للذكاء الاصطناعى دوراً كبيراً فى تصوير الأقمار الصناعية للمناطق الزراعية الشاسعة، وتحديد الأماكن التى قد تعانى من مشاكل فى النمو والأمراض من خلال تحليل هذه الصور، وأحياناً يتم استخدام الروبوتات الصغيرة والأجهزة المتصلة بالإنترنت للتعامل مع الورقة أو الزهرة أو الثمرة، وتحديد احتياج النبات لأى عنصر من العناصر الغذائية، وعمل حصر دقيق لمساحات المحاصيل الموجودة، هذا إلى جانب تطبيقات الذكاء الاصطناعى فى الإرشاد الرقمى من خلال محطات أرصاد وإنذار مبكر والذى يستطيع أن يجمع بيانات المناخ وتحليلها ودراسة علاقتها بالنبات، لتتبلور هذه النتائج فى صورة توصيات يتم إرسالها للمزارعين ألكترونياً.

ثورة زراعية

وكشف أن الثورة الزراعية التكنولوجية الرابعة لم تطبق بصورة كبيرة فى العالم حتى الآن، إلا أن الثورة الثالثة والتى تتمثل فى الزراعة الذكية واستخدام تقنيات الرى الحديث والميكنة الحديثة أصبحت فى كل مكان فى العالم، أما هذه الثورة فقد بدأت منذ نحو 20 سنة ولكنها فى بداية تطبيقاتها الآن، مشيراً إلى أن الدول المتقدمة تستطيع تنفيذ هذا النوع من تكنولوجيا الذكاء الاصطناعى فى الزراعة المتحكم فيها، وهى الموجودة تحت الصوب أو تحت البيوت البلاستيكية المجهزة بكل أنواع وأشكال وفئات المجسات التى تقيس الحرارة والرطوبة والإشعاع وغير ذلك، ومعرفة خط سير اتجاه النبات، ومصر وصلت لمرحلة من هذه التطبيقات الخاصة بالتحول الرقمى والمتمثلة فى تحليل المعلومات المتاحة، ومن ثم إرسال توصيات وإرشادات ألكترونية  للمزارعين من خلال تطبيقات المحمول الموجودة فعلياً، ومن خلال تطبيقات الذكاء الاصطناعى يتم احتساب احتياجات مياه الرى للمزرعة، وبمجرد أن يضع المزارع مدخلاته مثل نوع النبات، عمره، نوعية الأرض، نوعية المياه تبدأ هذه التطبيقات بإعطائه توصيات وإرشادات هامة، لافتاً وخلال الفترة الحالية والقليلة القادمة والتى تتضح فيها مشكلة تغير المناخ جلياً، يكون من الضرورى التوسع فى تطبيقات الذكاء الاصطناعى فى مجال الزراعة، خاصة فيما له علاقة بالإنذار المبكر وتتبع هذه الظروف من تغيرات مناخية، وكل المستجدات العالمية الأخرى، بما فيها مستجدات اقتصادية حتى لايحدث مشاكل فى الزراعة المصرية، ونحن لسنا فى حاجة لتحمل خسارة كيلو جرام واحد من إنتاجنا الزراعى فى ظل هذه الظروف.

سرعة مذهلة

وعرف الدكتور يوسف قطب بمعهد بحوث الأراضى والمياه والبيئة (وحدة الاستشعار عن بُعد) بمركز البحوث الزراعية، الذكاء الاصطناعى، بأنه تطبيق ذكى يعمل من خلال توفير مجموعة من البيانات فى عدد من العلوم  وربطها مع بعضها لاستنتاج القرار المناسب، حيث إن استخدامات التطبيقات الذكية عامة تتم بواسطة الجمع أو التكامل مابين مجموعة من العلوم أو البيانات المختلفة فى مجالات عديدة، بحيث تعطى دقة عالية لمتخذى القرار، كاشفاً أن التطور فى الذكاء الاصطناعى يسير بسرعة مذهلة، حيث يتم خلق تطبيقات جديدة فى مجالات جديدة كل يوم.

وأشار إلى أهمية استخدام الذكاء الاصطناعى فى تحقيق التنمية الزراعية، حيث إنه يؤدى إلى ارتفاع إنتاجية المحاصيل وزيادة ربحية المزارع والتصدير، لأنه يساهم بإجراء كل عملية زراعية فى موعدها المحدد، فمثلاً عن طريق تطبيق تقنية الذكاء الاصطناعى يمكن تحويل الرى التقليدى إلى رى ذكى من خلال تحديد كمية المياه التى يحتاجها النبات فعلياً، وهذا يؤدى إلى زيادة إنتاجية الفدان، وكذلك بالنسبة لعملية التسميد حيث تتحول إلى تسميد ذكى بإضافة نوع السماد المناسب بالكميات المثلى التى يحتاجها المحصول المزروع.

الزراعة الدقيقة

وأضاف: وهناك العديد من التطبيقات الأخرى للذكاء الاصطناعى المستخدمة فى الزراعة الحديثة مثل التنبؤ بنقص العناصر الغذائية التى يحتاجها المحصول، والتنبؤ بأمراض النباتات لمعالجتها، كما يوجد مايسمى بـ"الزراعة الدقيقة" والتى تطبق فى المشروعات الاستثمارية والأراضى الجديدة المتاخمة للوادى وشرق وغرب الدلتا ومناطق توشكى وجنوب الوادى وسيناء، لكنها غير موجودة فى أراضى الوادى والدلتا بسبب تفتيت الملكية، موضحاً أن "الزراعة الدقيقة" هى تطبيقات ذكية تُحمل على الحاسب الآلى أو الهاتف المحمول، ويتم من خلالها تحديد الموعد المناسب للعمليات الزراعية ونسبة الرطوبة فى التربة، وغير ذلك عن طريق أجهزة الاستشعار عن قرب)جيوفيزيك)، وهذه الأجهزة تتم تغذيتها بقاعدة بيانات عن موضوعات عديدة مثل المناخ ونوع التربة الزراعية ونوع النبات المزروع  فيها وغير ذلك، حيث يتم جمع هذه البيانات فى منظومة واحدة على السوفت وير فى برنامج (جوست) وهذه المنظومة تتحول إلى تطبيق ذكى يحدد كل العمليات الزراعية فى مواعيدها المناسب.

بصمة طيفية

وتابع "قطب" كما يتم استخدام الذكاء الاصطناعى فى تصنيف المحاصيل الزراعية بوحدة الاستشعار عن بُعد، حيث يتم تقدير مساحة محصول القمح على مستوى الجمهورية قبل الحصاد، وبالتالى تتم معرفة إجمالى الإنتاج المحلى من القمح والكميات المطلوب استيرادها من الخارج، وتحديد سعر عادل للمزارع، شارحاً وتتم عملية تصنيف المحاصيل الزراعية باستخدام الذكاء الاصطناعى عن طريق استخدام نظم المعلومات الجغرافية (جى بى اس) والاستشعار عن بُعد فى صور الأقمار الصناعية عالية الدقة، من خلال توفير مجموعة كبيرة من البيانات عن المحاصيل والتربة والمناخ، حيث يتم تحديد مجموعة من النقاط الاسترشادية على خرائط صور الأقمار الصناعية، والخرائط الطبوغرافية ذات مقياس الرسم المناسب لصور الأقمار الصناعية، ويقوم المهندس الزراعى من خلال جهاز لابتوب محمل عليه صور للأقمار الصناعية ومرتبط بـ"جى بى إس" بتحقيق هذه النقاط، مشيراً ولكى يتم فصل محصول القمح مثلاً عن باقى المحاصيل الأخرى يتم أخذ نقاط استرشادية أو عينات من كل المحاصيل الموجودة فى الموسم الشتوى، ويتم تجميع هذه النقاط الحقلية عن طريق الإحداثيات المحددة لكل نقطة، ومن خلال استخدام برامج الاستشعار عن بُعد والذكاء الاصطناعى يتم تصنيف صور الأقمار الصناعية والوصول لكل محصول وتحديد مساحته، ويتم الفصل بين المحاصيل عن طريق تقنية الانعكاس الطيفى، حيث إن لكل محصول بصمة طيفية محددة، ومن هنا نستطيع فصل محصول القمح عن باقى المحاصيل الأخرى وتحديد مساحته بدقة عالية، ويتم ذلك أيضاً فى الموسم الصيفى عند تقدير المساحة المزروعة من الأرز، حيث تم الحصول على مساحة الأرز هذا العام حتى يوليو 2023. وهذا يساعد فى تحديد الكميات التى يمكن تصديرها من الأرز وتحقيق سعر عادل للمحصول، وباستخدام تقنية الذكاء الاصطناعى أصبح لدينا خريطة صنفية دقيقة لكل المحاصيل الاستراتيجية على مستوى الجمهورية.

وحول المشاكل التى تواجه تطبيقات الذكاء الاصطناعى فى الزراعة المصرية قال: بالنسبة لوحدة الاستشعار عن بعد فى تصنيف المحاصيل الزراعية فهى تتمثل فى تفتيت الملكية الزراعية بالوادى والدلتا، وعدم التزام المزارع بالدورة الزراعية، مما ينتج عنه اختلاف فى مواعيد الزراعة، حيث تتم زراعة القمح مثلاً فى توقيتات عديدة خلال شهر نوفمبر، وهذا يؤثر على الدقة فى نتيجة التصنيف، ويتم التغلب على هذه المشكلة باستخدام صور أقمار صناعية متعددة التواريخ، لافتاً ورغم أن وحدة "الاستشعار عن بعد" تعمل منذ 40 سنة تقريباً إلا أن استخدام تطبيق"الذكاء الاصطناعى" حالياً أدى إلى زيادة الدقة فى النتائج، والتى تزيد عاماً بعد عام نتيجة لظهور تطبيقات جديدة، وزيادة قوة أجهزة الحواسب الآلية التى أصبحت تتحمل برامج أعلى، فهناك تطور حقيقى فى "الاستشعار عن بعد" حيث زيادة الدقة والتفاصيل فى صور الأقمار الصناعية كل عام.  

كلمات البحث
اقرأ أيضًا:
الأكثر قراءة