Rô-bốt sẽ là Vị Cứu Tinh của chúng ta? Công nghệ làm thay đổi tương lai của nông nghiệp

Hai mươi lăm năm trước, khi tôi bắt đầu nghiên cứu rô-bốt nông nghiệp, các lĩnh vực trọng tâm liên quan đến tình trạng thiếu lao động và nhân lực trong ngành nông nghiệp đã trở nên rõ ràng. Tại Đại Học Hokkaido, những thử thách mà ngành nông nghiệp trực tiếp đối mặt cũng hiển hiện ngay trước mắt chúng tôi. Việc cố gắng giải quyết các vấn đề này khiến tôi nảy ra ý nghĩ: "có khi nào các rô-bốt nông nghiệp tự động sẽ có hiệu quả không nhỉ?"

Ban đầu thì chẳng có mấy công trình nghiên cứu được thực hiện. Học Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Cơ Bản Seiken (nay là: Học Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Định Hướng Sinh Học Naro, sau đây gọi là "NARO") là tổ chức duy nhất tiến hành nghiên cứu xe tự hành cho nông nghiệp. Tôi trở thành người liên kết ở đó với tư cách là nhà nghiên cứu trao đổi tham gia vào dự án nghiên cứu và phát triển.

Khoảng năm 1992, một số sinh viên cao học và bản thân tôi đã chế tạo cỗ máy tự hành đầu tiên, gọi là Nguyên Mẫu số 1, bằng phế liệu, từ lốp hơi, lá kim loại tới động cơ. Mặc dù sản phẩm khó vận hành, nhưng nhờ có nhiều dữ liệu thu thập được từ Nguyên Mẫu số 1 mà tôi đã viết được một luận văn. Rô-bốt nông nghiệp hoàn chỉnh đầu tiên ra đời năm 1995. Đó là sau khi tôi mua mẫu số 2 dạng máy kéo./p>

Hồi năm 1987 – 1988, Đại Học Kyoto là trung tâm hoạt động khi trường này bắt đầu phát triển rô-bốt thu hoạch. Vào thời điểm đó, rô-bốt nông nghiệp là xu thế chủ đạo giúp thu hoạch cà chua và dâu tây, v.v. Tuy nhiên, nền nông nghiệp ở Hokkaido chủ yếu dựa vào canh tác ngoài trời quy mô lớn. Do đó, chúng tôi đã tập trung nghiên cứu các sản phẩm tự động.

Vâng, tôi chắc chắn về điều đó. Phần khó phát triển nhất là chức năng đo đạc và nhận biết vị trí của cỗ máy tự hành. Lúc ấy, GPS hoạt động chưa chính xác và cũng rất tốn kém. Do đó, chúng tôi phải phát triển hệ thống đo đạc vị trí của riêng mình. Tuy nhiên, đến năm 1997, khi tôi tham gia thử nghiệm ở Đại Học Illinois Hoa Kỳ, tôi thấy việc lái xe tự động trong môi trường tự nhiên bằng GPS được thực hiện với độ chính xác cao và tôi nghĩ: "Tốt quá rồi". Dĩ nhiên, việc phát triển các công nghệ chủ chốt cần thiết cho dẫn hướng tự động, như GPS và GIS (Hệ Thống Thông Tin Toàn Cầu), v.v., là tuyệt đối cần thiết. Thực tế cho thấy nghiên cứu của chúng tôi phụ thuộc vào các tiến bộ trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Chính xác. Quy mô cấy hiện tại của người trồng lúa là khoảng 12 hecta/người và 20 hecta với gia đình có 2 người. Tuy nhiên, con số này sẽ tăng lên khoảng 30 – 40 hecta mỗi gia đình. Khi quá trình chuyển đổi sang canh tác quy mô lớn có tiến triển nhờ yếu tố khách hàng chuyên nghiệp và hiệu quả kinh tế, rô-bốt nông nghiệp sẽ trở nên cần thiết để tăng hiệu quả và lợi nhuận của công việc.

Máy kéo tự động này được chúng tôi nghiên cứu và phát triển cùng với Yanmar, đó là hệ thống dẫn hướng tự động, có thể điều khiển bằng máy tính, sử dụng một máy kéo được trang bị bộ nhận GPS. Khi máy chạy theo một lộ trình được lập trình sẵn trên máy tính bảng, v.v, tất cả các công việc từ xới đất, gieo hạt đến thu hoạch đều có thể được thực hiện tự động.

Có một số trở ngại cần xem xét để chuyển đổi sang hoàn toàn tự động. Trước tiên, nhằm đưa máy này vào sử dụng thực tế, chúng tôi đã phát triển được một hệ thống dạng máy tự hành và kèm theo người điều khiển. Tóm lại, nếu có gì bất trắc, thì sẽ có người kiểm soát, nên đúng là có thể sử dụng máy trong thực tế. Tuy nhiên, ngay cả ở thời điểm này, bạn chỉ có thể mở rộng khu vực làm việc và tăng năng suất vừa đủ với hai thiết bị chia sẻ công việc.

Giá cả và độ an toàn. Về mặt chi phí, giá thành GPS đã giảm nhiều so với mức 20 triệu Yên Nhật của 20 năm trước. Đến năm 2020, dự kiến mức giá sẽ xuống còn khoảng 100.000 Yên Nhật. Khi công nghệ phát triển, ngày càng có nhiều người có được dịch vụ này dễ dàng hơn.

Tuy nhiên, an toàn không phải là vấn đề có thể giải quyết đơn giản bằng công nghệ. Đồ vật do con người tạo ra kiểu gì cũng có rủi ro. Công việc tự động trên đất nông nghiệp mà người ta có thể thoải mái ra vào sẽ không bao giờ an toàn 100%, bất kể mức độ an toàn có được cải thiện bao nhiêu đi nữa. Chẳng hạn, máy sẽ khó xác định được một đứa trẻ chơi trong bóng cây cao thông qua xử lý hình ảnh. Nếu ta cố gắng chỉ giải quyết vấn đề bằng công nghệ thì chi phí sẽ rất lớn. Trong "Hướng Dẫn An Toàn dành cho Máy Nông Nghiệp Tự Hành" do Bộ Nông Nghiệp, Lâm Nghiệp và Ngư Nghiệp soạn thảo có quy định rằng phải bố trí người ở những nơi có thể theo dõi bằng mắt. Loại máy có kèm theo người điều khiển là một giải pháp.

Chính phủ cũng đã đặt ra các mục tiêu có được hệ thống giám sát tự động từ xa vào năm 2020. Tuy nhiên, các hướng dẫn trước quy định rằng "rô-bốt nông nghiệp sẽ không chạy trên đường." Do đó, chúng sẽ làm việc rất không hiệu quả nếu các thửa ruộng cách nhau. Tôi cho rằng sẽ phải xem xét lại luật giao thông.

Vai trò cơ bản của chúng sẽ là thay thế lực lượng lao động để bù đắp cho tình trạng thiếu hụt lao động. Tuy nhiên, tôi cũng mong đợi chúng sẽ thực hiện vai trò thứ hai cho quá trình áp dụng công nghệ thông tin ở địa điểm sản xuất. Lấy ví dụ như số hóa các địa điểm sản xuất cây trồng. Tới hôm nay, mặc dù nông dân vẫn tạo các báo cáo viết tay và phải làm công việc hành chính, nhưng những nhiệm vụ này sẽ được số hóa hoàn toàn. Tình huống thế nào sẽ dựa vào trực quan và trải nghiệm của mọi người.

Do đó, việc mất đi những lão nông am hiểu, có kỹ năng là vấn đề nghiêm trọng hơn tình trạng thiếu lao động. Nếu sự hiểu biết này không được truyền lại mà mai một đi, thì hiệu quả và năng suất trên mỗi đơn vị diện tích sẽ giảm khi những người này qua đời. Chúng ta có thể kết thúc bằng một chu kỳ âm không hiệu quả.
Mười năm nữa, những người 65 tuổi sẽ 75 tuổi. Chúng tôi tin rằng nhiệm vụ thu thập, quản lý và chuyển đổi "tri thức không diễn đạt được bằng lời" của mỗi nông dân thành "kiến thức rõ ràng" là việc cần thiết.

Ví dụ như sử dụng máy bay không người lái. Sử dụng máy bay không người lái hoặc máy bay trực thăng, chúng tôi sẽ có thể xác định các khu vực kém phát triển, biến động về năng suất, v.v... bằng cách cảm nhận và chụp ảnh cánh đồng từ trên không. Điều này cho phép chúng tôi kiểm soát chính xác đất trồng dựa vào dữ liệu này. Đây cũng là khía cạnh công việc đang được Yanmar thực hiện.

Dù ta có nhìn từ góc độ nào thì tính tương thích giữa rô-bốt và dữ liệu lớn cũng là rất cao. Dữ liệu về đất trồng và công việc có được bằng các loại nhiệm vụ này tất nhiên sẽ do nông dân sử dụng. Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng giai đoạn tiếp theo của rô-bốt tự hành sẽ là "rô-bốt hiểu biết về trồng trọt." Rô-bốt sẽ tự phát triển bằng cách xử lý dữ liệu và điều này sẽ được phản ánh trong công việc.

Thật vậy sao? Hơn nữa, có khả năng số nông dân trẻ, mới, những người quan tâm đến việc áp dụng các công nghệ mới này, sẽ tăng lên. Tôi cảm nhận được điều này mỗi ngày với những sinh viên của mình.

Khoảng 20 năm trước, nông dân sẽ nói với tôi rằng: "Công việc tăng thêm giá trị của chúng tôi sẽ biến mất nếu cỗ máy tự hành được đưa vào sử dụng thực tế." Tuy nhiên, khi cho phép rô-bốt làm những việc chúng có thể làm, con người mới có thể làm những việc chỉ con người làm được. Tôi tin rô-bốt cũng sẽ hữu ích ở khía cạnh nông dân có thể dành thời gian làm công việc tăng thêm giá trị sáng tạo như "trồng gì và bán ở đâu" và "thứ cần xử lý".

Nghiên cứu đang được tiến hành, chủ yếu tại những nơi trồng trọt quy mô lớn ở Hoa Kỳ và các quốc gia châu Âu, và còn ở Trung Quốc, Hàn Quốc cũng như các quốc gia châu Á. Về vấn đề thiếu lao động, tình hình ở phương Tây không nghiêm trọng như ở Nhật Bản. Tuy nhiên, ở mọi quốc gia, lực lượng lao động nông nghiệp đang giảm.

Mối lo ngại chính là thiếu thực phẩm. Tổ Chức Lương Thực và Nông Nghiệp của Liên Hợp Quốc (FAO) ước tính đến năm 2050, dân số toàn cầu sẽ đạt 9,6 tỷ người. Để nuôi được lượng người này, chúng ta phải tăng gấp đôi sản lượng lương thực. Với tốc độ hiện tại, chúng ta chắc chắn sẽ thiếu lương thực.

Một khía cạnh trọng tâm nữa là sự gia tăng tình trạng thời tiết bất thường do biến đổi khí hậu, ví dụ như mưa lớn dữ dội thậm chí ở những khu vực có lượng mưa thấp. Lượng mưa thấp là tiền đề của mô hình nông nghiệp truyền thống của châu Âu. Do đó, khi trời mưa, những chiếc máy kéo lớn sẽ bị kẹt và không sử dụng được. Theo đó, có những trường hợp không thể hoàn thành công việc theo mùa và sản lượng thu hoạch sẽ giảm. Mặt khác, không thể thuê thêm người làm công việc này với máy kéo nhỏ. Vậy nên, những máy kéo tự hành có thể được quan tâm nhiều hơn.