หลักการพื้นฐานของการทำเกษตรอัจฉริยะ

การเกษตรอัจฉริยะ (Smart Farming) คือรูปแบบใหม่ของการเกษตรที่มุ่งปรับปรุงผลผลิตและประสิทธิภาพทางการเกษตรโดยใช้เทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น หุ่นยนต์ ไอซีที ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT)

โดยมีเป้าหมายเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนแรงงานและผลิตสินค้าเกษตรคุณภาพสูงผ่านโครงการต่างๆ เช่น "โครงการสาธิตการเกษตรอัจฉริยะ" ที่ส่งเสริมโดยกระทรวงเกษตร ป่าไม้ และประมง

การทำฟาร์มแบบอัจฉริยะ หรือที่บางครั้งเรียกว่า "เกษตรอัจฉริยะ" "เกษตรแม่นยำ" "เกษตรอิเล็กทรอนิกส์" หรือ "เกษตรดิจิทัล" คือแนวทางการทำการเกษตรที่ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการจัดการข้อมูลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบและกระบวนการผลิตทางการเกษตร คำว่า "เกษตรอัจฉริยะ" เริ่มใช้ในญี่ปุ่นประมาณปี 2012 และตั้งแต่ปี 2019 โครงการสาธิตการทำฟาร์มอัจฉริยะได้ถูกนำมาใช้ในภูมิภาคต่างๆ จนได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง จุดเริ่มต้นของมันย้อนกลับไปถึงการนำระบบ GPS มาใช้กับรถแทรกเตอร์ในช่วงทศวรรษ 1990 และพัฒนามาจากความพยายามที่เริ่มต้นจากเกษตรแม่นยำ

การทำฟาร์มอัจฉริยะถูกกำหนดให้เป็นหนึ่งในมาตรการระยะกลางที่รัฐบาลควรดำเนินการใน "แผนพื้นฐานด้านอาหาร การเกษตร และพื้นที่ชนบท" ปี 2020 และเป็นกลยุทธ์สำคัญในการแก้ไขปัญหาความล่าช้าในการนำเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารมาใช้ในภาคเกษตรกรรม โดยครอบคลุมงานในฟาร์มทั้งหมดและใช้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับสภาพดินและพืชผล สภาพอากาศ ทรัพยากร และอื่นๆ ทำให้สามารถตัดสินใจบนพื้นฐานของข้อมูลมากกว่าสัญชาตญาณ

มีเทคโนโลยีการเกษตรอัจฉริยะมากมาย และมีการพัฒนาโซลูชันต่างๆ เพื่อทำให้กระบวนการทางการเกษตรแต่ละขั้นตอนมีประสิทธิภาพและทันสมัยยิ่งขึ้น

"แคตตาล็อกเทคโนโลยีการเกษตรอัจฉริยะ" ที่จัดทำโดยกระทรวงเกษตร ป่าไม้ และประมง ได้จัดระเบียบเทคโนโลยีเหล่านี้อย่างเป็นระบบ และส่งเสริมการนำไปใช้ในภาคการเกษตร

โปรดดูข้อมูลต่อไปนี้สำหรับเทคโนโลยีและประเภททั่วไป:

• ระบบตรวจสอบสิ่งแวดล้อม: ระบบที่วัดอุณหภูมิ ความชื้น รังสีแสงอาทิตย์ ความเข้มข้นของ CO2 ฯลฯ และจัดการและวิเคราะห์ข้อมูลบนระบบคลาวด์
• ระบบเซ็นเซอร์นาข้าวและระบบจัดการน้ำ: ระบบที่ใช้เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำและอุณหภูมิในนาข้าว และควบคุมประตูระบายน้ำจากระยะไกล
• ระบบการใช้ประโยชน์จากข้อมูลการเพาะปลูก: ระบบ AI ที่วิเคราะห์ข้อมูลสิ่งแวดล้อมและบันทึกการทำงานที่รวบรวมได้ เพื่อแนะนำวิธีการเพาะปลูกที่เหมาะสมที่สุด

• รถแทรกเตอร์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ: ระบบบังคับเลี้ยวอัตโนมัติโดยใช้ GPS ช่วยให้ขับเคลื่อนเป็นเส้นตรงและทำงานได้อย่างแม่นยำเช่นเดียวกับรถแทรกเตอร์ที่มีความชำนาญ
• หุ่นยนต์ขนส่งอัตโนมัติ: หุ่นยนต์ที่ขนส่งผลผลิตและวัสดุที่เก็บเกี่ยวได้โดยอัตโนมัติ ช่วยลดภาระงานของคนงาน
• เครื่องตัดหญ้าอัตโนมัติ: เครื่องจักรที่กำจัดวัชพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้การควบคุมระยะไกลและการขับเคลื่อนอัตโนมัติ
• โดรน: ยานบินไร้คนขับที่ใช้สำหรับฉีดพ่นยาฆ่าแมลง สังเกตการเจริญเติบโตของพืช สำรวจแปลงนา ฯลฯ

• เครื่องเก็บเกี่ยวผักกะหล่ำปลีแบบอัตโนมัติ: เครื่องจักรที่ช่วยให้กระบวนการเก็บเกี่ยวผักกะหล่ำปลีเป็นไปโดยอัตโนมัติและช่วยลดปัญหาการขาดแคลนแรงงาน
• ระบบคัดแยกด้วย AI: ระบบที่ใช้กล้องและ AI ในการตรวจสอบและคัดแยกคุณภาพและขนาดของผลผลิตทางการเกษตรโดยอัตโนมัติ
• หุ่นยนต์คัดแยกและบรรจุภัณฑ์อัตโนมัติ: เทคโนโลยีหุ่นยนต์ที่คัดแยกและบรรจุภัณฑ์ผลผลิตที่เก็บเกี่ยวแล้ว เช่น สตรอว์เบอร์รี โดยอัตโนมัติ

• ระบบควบคุมสภาพแวดล้อม: ระบบควบคุมอัตโนมัติที่รักษาอุณหภูมิ ความชื้น ความเข้มข้นของ CO2 ฯลฯ ภายในเรือนกระจกให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม
• หุ่นยนต์เก็บเกี่ยวด้วย AI: หุ่นยนต์ที่สามารถจดจำผลไม้ที่ซ่อนอยู่ระหว่างใบและลำต้น และเก็บเกี่ยวได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้เส้นทางที่เหมาะสมที่สุด
• ระบบตรวจสอบระยะไกล: ระบบที่ช่วยให้คุณตรวจสอบสภาพแวดล้อมและสภาพพืชผลภายในโรงเรือนได้จากสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ต

แม้ว่าเทคโนโลยีแต่ละอย่างจะมีประสิทธิภาพในตัวเอง แต่การผสมผสานเทคโนโลยีหลายอย่างเข้าด้วยกันจะสร้างผลลัพธ์ที่เสริมกัน ตัวอย่างเช่น การเชื่อมโยงข้อมูลจากเซ็นเซอร์เข้ากับเครื่องจักรทางการเกษตรอัตโนมัติ ทำให้สามารถปรับการใส่ปุ๋ยได้อย่างไดนามิกตามสภาพของแปลง นอกจากนี้ การ "ตรวจสอบระยะไกล" โดยใช้ระบบคลาวด์ยังช่วยให้สามารถตรวจสอบสถานะของฟาร์มและควบคุมอุปกรณ์จากระยะไกล ส่งผลให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นและการจัดการที่ทันสมัยยิ่งขึ้น

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของเกษตรอัจฉริยะ กำลังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจากเกษตรกรรมแบบดั้งเดิมที่อาศัย "สัญชาตญาณและประสบการณ์" ไปสู่การจัดการเกษตรแม่นยำที่อิงข้อมูล โดยการติดตั้งเซ็นเซอร์ที่วัดอุณหภูมิ ความชื้น ความชื้นในดิน รังสีจากแสงอาทิตย์ และปัจจัยอื่นๆ ทำให้สามารถรับรู้สภาพแวดล้อมการเพาะปลูกพืชได้แบบเรียลไทม์ ข้อมูลที่ได้จากเซ็นเซอร์เหล่านี้จะถูกส่งไปยังระบบคลาวด์ ทำให้เกษตรกรสามารถตรวจสอบได้ทุกที่ทุกเวลา

เกษตรแม่นยำ คือชุดของเทคนิคการจัดการทางการเกษตรที่ตรวจสอบและควบคุมสภาพของพื้นที่เพาะปลูกและพืชผลอย่างใกล้ชิด และใช้ผลลัพธ์เหล่านั้นในการวางแผนสำหรับปีถัดไป เทคโนโลยีต่อไปนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเป็นเครื่องมือสนับสนุนเกษตรแม่นยำ:

• เครื่องมือสังเกตการณ์: ระบบที่สามารถตรวจสอบสถานะการเจริญเติบโตของพืชผลทางการเกษตร เช่น เซิร์ฟเวอร์ภาคสนามและการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียม
• เครื่องมือควบคุม: เครื่องจักรทำงานแปรผันที่สามารถปรับปริมาณปุ๋ยและปัจจัยการผลิตอื่นๆ ได้โดยอัตโนมัติในแต่ละพื้นที่
• เครื่องมือเก็บเกี่ยว: เครื่องเก็บเกี่ยวข้าวที่สามารถวัดผลผลิตข้าวและปริมาณความชื้นของเมล็ดข้าวได้โดยอัตโนมัติ
• เครื่องมือวิเคราะห์: เครื่องมือวิเคราะห์ข้อมูลที่แสดงผลผลิตและข้อมูลอื่นๆ บนแผนที่ และสามารถนำไปใช้ในการวางแผนการเกษตรได้

ตัวอย่างหนึ่งของการใช้ IoT ในภาคเกษตรกรรมคือระบบที่ใช้เซ็นเซอร์ในการตรวจสอบสภาพดินและสภาพอากาศ และปรับการให้น้ำและการใส่ปุ๋ยให้เหมาะสมตามข้อมูลที่รวบรวมได้ ทำให้สามารถจัดสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความชื้น สารอาหาร แสงสว่าง ฯลฯ ให้แก่พืชแต่ละชนิดได้ และการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ทำให้สามารถคัดเลือกพันธุ์และวางแผนการเพาะปลูกที่เหมาะสมกับสภาพอากาศและสภาพดินได้

เซ็นเซอร์ INS (ระบบนำทางด้วยแรงเฉื่อย) ความแม่นยำสูงสำหรับเกษตรกรรมแม่นยำไม่เพียงแต่เพิ่มผลผลิต แต่ยังลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการส่งสารเคมีในปริมาณที่เหมาะสมไปยังจุดที่ต้องการ หรือทดแทนวิธีการทางกล ทำให้เกิดการทำฟาร์มที่ยั่งยืนมากขึ้น

ตัวอย่างหนึ่งของการผสมผสาน AI และเทคโนโลยีเซ็นเซอร์คือ Plantec บริการที่คาดการณ์ความเสี่ยงของโรคในพืชผลทางการเกษตร AI วิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น เซ็นเซอร์ CO2 เซ็นเซอร์วัดรังสีแสงอาทิตย์ ฯลฯ เพื่อคาดการณ์ความเสี่ยงของโรคและเสนอมาตรการรับมือ

การนำเทคโนโลยีเซ็นเซอร์และเกษตรกรรมแม่นยำมาใช้ได้นำมาซึ่งประโยชน์มากมาย รวมถึงการประหยัดและลดภาระงานในฟาร์ม การลดต้นทุน การเพิ่มผลผลิต การปรับปรุงคุณภาพ และการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม ปัจจุบันสามารถสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของพืชได้ เช่น การใช้เซ็นเซอร์ในดินเพื่อตรวจสอบระดับความชื้นและธาตุอาหาร และเชื่อมโยงกับระบบชลประทานอัตโนมัติเพื่อให้การรดน้ำที่เหมาะสมที่สุด

ประโยชน์เฉพาะของการนำเกษตรอัจฉริยะมาใช้ในโครงการสาธิตนั้นแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับขนาดของการจัดการและลักษณะเฉพาะของภูมิภาค แต่ในหลายกรณี ได้มีการยืนยันถึงประโยชน์ต่างๆ เช่น การลดชั่วโมงการทำงานและการเพิ่มผลผลิต ด้านล่างนี้คือตัวอย่างการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติและประโยชน์ที่ได้รับ:

• ลดชั่วโมงการทำงาน: จากการสำรวจโครงการสาธิตการเกษตรอัจฉริยะ พบว่าชั่วโมงการทำงานในการปลูกข้าวลดลงโดยเฉลี่ย 9% โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พื้นที่สาธิตประมาณ 30% สามารถลดชั่วโมงการทำงานได้ 10% หรือมากกว่านั้น
• การทำงานร่วมกันของรถแทรกเตอร์หุ่นยนต์: การทำงานร่วมกันระหว่างยานพาหนะที่มีคนขับและไร้คนขับช่วยลดเวลาทำงานลงประมาณ 30% ทำให้สามารถเพิ่มพื้นที่ทำงานได้ 25%
• การนำรถแทรกเตอร์บังคับเลี้ยวอัตโนมัติและเครื่องปลูกข้าวแบบรักษาแนวตรงมาใช้: ฟาร์มแห่งหนึ่งประสบความสำเร็จในการลดเวลาทำงานลง 27% โดยการนำสิ่งเหล่านี้มาใช้
• ผลการเพิ่มผลผลิต: การใส่ปุ๋ยแบบแปรผันตามข้อมูลจากเซ็นเซอร์และการปรับปรุงองค์ประกอบของพันธุ์ข้าวและการออกแบบการใส่ปุ๋ยได้เพิ่มผลผลิตข้าวโดยเฉลี่ย 9% โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีการปรับปรุงการใส่ปุ๋ย ผลผลิตเพิ่มขึ้น 13%
• การขยายขนาดธุรกิจและเพิ่มผลกำไร: มีหลายกรณีที่การนำเทคโนโลยีอัจฉริยะมาใช้ร่วมกับการปรับปรุงวิธีการเพาะปลูกและการรวมแปลงนา ทำให้ฟาร์มสามารถขยายขนาดและเพิ่มรายได้โดยไม่ต้องเพิ่มแรงงานอย่างมีนัยสำคัญ
• การลดต้นทุนผ่านการแบ่งปันเครื่องจักร: ในพื้นที่ภูเขา ความพยายามในการแบ่งปันเครื่องจักรทางการเกษตรอัจฉริยะระหว่างเกษตรกรหลายรายได้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการเพิ่มอัตราการใช้งานเครื่องจักรและลดต้นทุนการติดตั้ง
• การเพิ่มผลกำไรผ่านการใช้ข้อมูล: มีรายงานกรณีที่ผลผลิตข้าวและรายได้เพิ่มขึ้นจากการใช้ข้อมูลผลผลิตเฉพาะแปลง และกรณีที่รายได้เพิ่มขึ้นจากการแบ่งปันข้อมูลภายในแผนกการผลิตพืชสวน
• การเพิ่มผลผลิตในพื้นที่ภูเขา: มีหลายกรณีที่ผลผลิตได้รับการปรับปรุงอย่างประสบความสำเร็จแม้ในพื้นที่ด้อยโอกาสผ่านการรวมแปลงที่ดินขนาดเล็กและมาตรการระบายน้ำ
• การปรับปรุงผลกำไรในระยะยาว: การศึกษาติดตามผลโครงการสาธิตการเกษตรอัจฉริยะยืนยันว่าผลกำไรโดยรวมดีขึ้นแม้หลังจากโครงการสิ้นสุดลงแล้ว เมื่อพิจารณาจากแนวโน้มของรายได้และค่าใช้จ่าย
• ผลของการนำเสนอวิธีแก้ปัญหาทางธุรกิจ: โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่สามารถระบุปัญหาทางธุรกิจ (คอขวด) ได้อย่างชัดเจน และมีการนำเทคโนโลยีอัจฉริยะมาใช้แก้ปัญหาเหล่านั้น ผลกำไรที่เพิ่มขึ้นจะมากกว่าต้นทุนในการดำเนินการ

ดังตัวอย่างเหล่านี้แสดงให้เห็น เทคโนโลยีเกษตรอัจฉริยะไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดแรงงาน แต่ยังช่วยเพิ่มผลกำไรในการจัดการเกษตรกรรมผ่านการปรับปรุงการเพาะปลูกโดยใช้ข้อมูลและการเพิ่มประสิทธิภาพการตัดสินใจด้านการจัดการ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ จำเป็นต้องชี้แจงประเด็นด้านการจัดการและเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับประเด็นเหล่านั้น

ใน "แผนพื้นฐานด้านอาหาร การเกษตร และพื้นที่ชนบท" รัฐบาลญี่ปุ่นได้วางตำแหน่งเกษตรอัจฉริยะเป็นมาตรการสำคัญในการเปลี่ยนภาคเกษตรกรรมให้เป็นอุตสาหกรรมที่เติบโต แผนพื้นฐานดังกล่าวซึ่งได้รับการอนุมัติจากคณะรัฐมนตรีในเดือนมีนาคม 2563 กำหนดเป้าหมายในการเพิ่มความสามารถในการพึ่งพาตนเองด้านอาหารโดยพิจารณาจากปริมาณแคลอรี่ให้เป็น 45% ภายในปี 2533 และระบุอย่างชัดเจนถึงการเร่งพัฒนาเกษตรอัจฉริยะเป็นวิธีการหนึ่งในการบรรลุเป้าหมายนี้ ยิ่งไปกว่านั้น ในเดือนตุลาคม 2563 ได้มีการจัดทำ "แพ็กเกจส่งเสริมเกษตรอัจฉริยะแบบครบวงจร" ซึ่งกำหนดเสาหลัก 5 ประการสำหรับการส่งเสริมอย่างครอบคลุม ตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาไปจนถึงการสาธิตและการนำไปใช้จริง (การสาธิต การวิเคราะห์และการเผยแพร่ การพัฒนาบริการสนับสนุนทางการเกษตรใหม่ การสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการปฏิบัติ การจัดหาโอกาสในการเรียนรู้ และการขยายไปยังต่างประเทศ)

ความคืบหน้าในการแก้ไขพระราชบัญญัติพื้นฐานว่าด้วยอาหาร การเกษตร และพื้นที่ชนบทกำลังเร่งตัวขึ้นในปี 2023 โดยมีการตัดสินใจที่จะจัดทำตารางเวลาสำหรับการเสนอแก้ไขเพิ่มเติมต่อที่ประชุมรัฐสภาสมัยสามัญปี 2024 ซึ่งรวมถึงกฎหมายเพื่อส่งเสริมการเกษตรอัจฉริยะ รัฐบาลได้ดำเนินการแพลตฟอร์มการแบ่งปันข้อมูลทางการเกษตรที่เรียกว่า "WAGRI" ตั้งแต่เดือนเมษายน 2019 ซึ่งส่งเสริมการสร้างบริการใหม่ ๆ โดยอนุญาตให้ธุรกิจประมาณ 50 แห่ง รวมถึงเกษตรกร ผู้ผลิต และผู้จำหน่ายไอซีที สามารถแบ่งปันและใช้ข้อมูลได้ นอกจากนี้ ในส่วนของ "โครงการริเริ่มด้านการเปลี่ยนแปลงทางการเกษตร (Agricultural DX Initiative)" กำลังมีการส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงไปสู่การจัดการการเกษตรที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล (FaaS: Farming as a Service) โดยใช้เทคโนโลยีดิจิทัล และมีการดำเนินนโยบายเพื่อให้มั่นใจถึงการพัฒนาการเกษตรอย่างยั่งยืนและความมั่นคงทางอาหาร

ความท้าทายหลักที่ขัดขวางการแพร่กระจายของเกษตรอัจฉริยะ ได้แก่ ต้นทุนการติดตั้งและบำรุงรักษาที่สูง และอุปสรรคทางเทคนิคที่สูง การนำรถแทรกเตอร์ขับเคลื่อนอัตโนมัติและระบบควบคุมสภาพแวดล้อมมาใช้ ต้องใช้เงินลงทุนเริ่มต้นหลายร้อยล้านถึงหลายสิบล้านเยน และความเสี่ยงที่จะไม่สามารถคืนทุนได้เป็นอุปสรรคสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเกษตรกรรายย่อยและผู้สูงอายุ นอกจากนี้ เนื่องจากต้องใช้ความรู้ทางเทคนิค เช่น การวิเคราะห์ข้อมูลและการใช้งานอุปกรณ์ IoT เกษตรกรจำนวนมาก โดยเฉพาะผู้สูงอายุ จึงมีปัญหาในการเรียนรู้เทคโนโลยีใหม่ ๆ

แนวทางแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ได้แก่:

1. การใช้ระบบเงินอุดหนุนจากรัฐบาลระดับชาติและระดับท้องถิ่น (โครงการพัฒนาและสาธิตเทคโนโลยีการเกษตรอัจฉริยะ เงินอุดหนุนการนำเทคโนโลยีสารสนเทศมาใช้ ฯลฯ)
2. การกระจายต้นทุนโดยให้ฟาร์มหลายแห่งร่วมกันซื้ออุปกรณ์หรือใช้บริการเช่าและแบ่งปัน และ
3. การส่งเสริมการแลกเปลี่ยนข้อมูลและการมีส่วนร่วมในการฝึกอบรมโดยการสร้างเครือข่ายระหว่างเกษตรกร นอกจากนี้ การปฏิรูปเชิงระบบ เช่น การพัฒนาระบบทั่วทั้งอุตสาหกรรมและการปรับปรุงระบบสนับสนุนสำหรับเกษตรกรรายใหม่ ก็เป็นประเด็นสำคัญเช่นกัน