تحول دیجیتال در بخش کشاورزی
بخش کشاورزی مسئولیت تأمین امنیت غذایی مردم را بر عهده دارد و ۹٫۸ درصد از تولید ناخالص داخلی کشور را به خود اختصاص داده و حدود ۲۰ درصد از کل شاغلین کشور در آن مشغول به فعالیت هستند. در عین حال ارزش افزودۀ فعالیت‌های این بخش، چندان چشمگیر نبوده و حدود ۷٫۶ درصد است.
ایران، به‌عنوان دومین کشور از نظر وسعت در خاورمیانه، دارای ۱۶۴۸۱۹۵ کیلومتر مربع مساحت است که بین ۱۲ تا ۱۵ درصد از این مساحت زیر کشت بوده و حدود ۲۵ درصد از سطح باقیمانده جزو مراتع محسوب می‌شود. لذا بیشتر مناطق ایران مناطق غیرقابل کشت به حساب می‌آیند که شامل کویرها، کوه‌ها، دریاچه‌های نمک و جنگل‌ها است. تنوع آب و هوایی ایران نیز باعث شده تا پتانسیل پرورش گونه‌های مختلفی از محصولات کشاورزی به وجود آید. استعداد پرورش محصولاتی از قبیل گندم، جو، برنج و ذرت، خرما، انجیر، انار، خربزه، انگور، سبزیجات، پنبه، چغندرقند، قند نباتی، آجیل، زیتون، ادویه جات، کشمش، چای و داروهای گیاهی در ایران وجود دارد. علاوه بر این، ایران بزرگترین تولید‌کنندۀ پسته و زعفران در جهان است.
همچنین، این بخش ارتباط فراوانی با سایر بخش‌های اقتصادی دارد و تأثیر آن نسبت به سایر بخش‌ها اهمیت زیادی دارد. فعالیت‌های بخش کشاورزی با نظام بانکداری، صنایع خرده‌فروشی، حمل و نقل، سلامت و انرژی، فصول مشترک بسیار دارد. زنجیرۀ ارزش کشاورزی نمی‌تواند منفک از سایر بخش‌های اقتصادی تعریف شود و به همین دلیل اکوسیستم کشاورزی به‌شدت با سایر بخش‌های اقتصادی در هم تنیده‌است.
فعالیت کشاورزی در دوره‌های بلندمدت (در هر یک از برنامه‌هاي توسعه و کل دورۀ مورد مطالعه) به‌طور متوسط از رشد مثبت بهرهوری برخوردار بوده‌است. رشد شاخص بهرهوری کل عوامل تولید فعالیت کشاورزي در سال ۱۳۹۵، برابر با سه درصد بوده و طی سال‌های ۱۳۸۴ تا ۱۳۹۵، به‌جز سال ۱۳۸۷، در همه سال‌ها رشد مثبتی داشته‌است.
روندهای اصلی بخش کشاورزی
- مروری بر سیر تحول کشاورزی
دورۀ اول (ابتدای قرن ۲۰): کشاورزی مبتنی بر نیروی کار در ابتدای قرن ۲۰، با بهرهوری پایین می‌توانست به جمعیت زیادی خدمات ارائه کند؛ اما نیاز به مزارع وسیع و نیروی کار فراوان داشت.
دورۀ دوم (دهه ۵۰ میلادی): با ظهور کاربری‌های تازه (همچون نیتروژن مکمل)، ابزارهای نوین (همچون کودها و آفت‌کش‌های مصنوعی) و همچنین بهینه‌سازی ماشین‌های تخصصی، هزینه های ورودی کاهش یافته و مدیریت زمین‌های زراعی در تمام سطوح متحول شد.
دورۀ سوم (اواسط دهه ۹۰ میلادی): دورۀ کشاورزی دقیق که به دنبال استفادۀ عمومی از سیستم موقعیت یاب جهانی پدیدار گشت و سبب تسهیل برخی امور از قبیل هدایت بهینه آبیاری و سمپاشی هوایی، کنترل و مدیریت داده شد.
دورۀ چهارم (از سال ۲۰۱۰ به بعد): مبتنی بر ظهور چند تحول اساسی در فناوری الکترونیک و دیجیتال پدیدار شد که عبارت بودند از ریزپردازنده‌های ارزان‌قیمت، ارتباطات سلولی پهن‌باند، سیستم‌های ارتباطات ابر-پایه و تحلیل‌های کلان‌داده. این تحولات بر تراکتورها، کمباین‌ها و سایر ماشین‌های کشاورزی تأثیرگذار بودند که از آن جمله به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
۱. پدیدار شدن ابزارهای کنترل هوشمند که علاوه بر حسگرها، شامل سیستم‌های هشداردهنده و نیز اصلاح‌کننده هستند. لذا عملگرهای خودکار را نیز در بر می‌گیرند.
۲. بهکارگیری حسگرهای بی‌شمار به منظور عملکرد ماشین‌ها و فرایندهای زراعت، به‌منظور جمع‌آوری و تحلیل داده.
۳. بروز ظرفیت‌های پیشرفته برای خودکارسازی عملیات، فناوریهای ارتباطی تعبیه‌شده در خودروها که امکان عملکرد یکپارچه و شبکه‌ای را به ماشین‌ها می‌دهد.
- پیکربندی کشاورزی ۴٫۰
گام۱: جمع‌آوری داده از طریق تصویربرداری هوایی با وضوح بالا و حسگرهای تعبیه شده در زمین کشاورزی برای پایش رطوبت محیط، رطوبت خاک، میزان دی اکسیدکربن، نور و دمای خاک؛
گام۲: تدارک مجموعه داده‌های یکپارچه با کیفیت مطلوب به‌نحوی که آماده پردازش و تحلیل باشند؛
گام۳: استفاده از مدل‌های هوش مصنوعی برای تحلیل وضعیت فیزیکی خاک، بذر و محصولات کشاورزی.
کشاورزی آینده، کشاورزی دیجیتال است که بیش از همه مبتنی بر هوش مصنوعی و رباتیک خواهد بود و از تحلیل داده و فناوریهای ارتباطی به نحو هوشمند در جهت بهینه‌سازی عملکرد سیستم بهره می‌گیرد. در این مسیر، فناوریهای متنوعی همچون ابزارهای تصمیم‌سازی کمّی، فناوری ابر، حسگرها، ربات‌ها و ابزارهای ارتباطی دیجیتال به کار گرفته خواهند شد. علاوه بر این، شفافیت زنجیرۀ ارزش نیز مد نظر قرار می‌گیرد.
- پیشران‌های دیجیتال شدن صنعت کشاورزی در جهان
گذار صنعت کشاورزی به یک صنعت دیجیتال، تحت تاثیر دو دسته عوامل درونزا و برونزا است:
۱) محیط صنعت و روندهای کلان در شکل‌های مختلف، آن را به سوی تحول سوق می‌دهند (عوامل درونزا)؛
۲) ویژگی‌های اختصاصی صنعت و الزامات حاکم بر آن، چنین تحولی را ایجاب کرده‌اند (عوامل برونزا).
در ادامه به فهرستی از این پیشران‌ها اشاره می‌شود:
شکل ۱. روندهای کلان پیشران کشاورزی دیجیتال
۱٫ رشد جمعیت: در حال حاضر جمعیت جهان حدود ۷ میلیارد نفر است و بر اساس پیش‌بینی‌ها این عدد تا سال ۲۰۵۰ به ۱۰ میلیارد نفر می‌رسد. لذا جهان شاهد رشد فزایندۀ تقاضای مواد غذایی خواهد بود که لازمۀ پاسخگویی به این میزان از تقاضا، افزایش دو برابری حجم تولید مواد غذایی است. این افزایش حجم مستلزم تغییر در رویکردهای تولید، فراوری و عرضۀ مواد غذایی است که تحول در صنعت کشاورزی را ایجاب می‌کند.
۲٫ رشد شهرنشینی: نیمی از جمعیت جهان در مناطق شهری زندگی می‌کنند و لذا وابسته به مواد غذایی تولید شده در مناطق روستایی هستند. پیش بینی می شود تا سال ۲۰۵۰ حدود ۶۶ درصد کل جمعیت جهان در شهرها سکونت داشته باشند.
۳٫ فناوریهای تحول آفرین: ظهور فناوریهای تحول آفرین و ارتقای بهرهوری در بخش کشاورزی، سبب جذابیت بیشتر آنها برای صاحبان صنعت شده و مدل‌های کسب‌وکار را متحول کرده‌است.
۴٫ تغییرات اجتماعی: نیاز فزاینده به مواد غذایی با منابع متمرکز و لزوم پاسخگویی بهینه به تقاضای موجود و شکل‌گیری تقاضای حجیم و متنوع، لزوم تولید انبوه محصولات کشاورزی را ایجاب می‌کند.
۵٫ تغییرات آب‌وهوا: تغییرات اقلیمی بر کیفیت خاک، مدیریت منابع آب و کیفیت محصولات کشاورزی و بروز مسایل جدید در حوزه‌های مرتبط، همچون گرمایش زمین و حفاظت از گونه‌های گیاهی و جانوری تأثیر مستقیم داشته است؛
۶٫ تجارت جهانی و مقررات بین‌المللی: افزایش واردات و صادرات محصولات کشاورزی و وابستگی متقابل روزافزون کشورها به یکدیگر سبب بروز پیچیدگی‌های تازه در حوزۀ صنعت کشاورزی شده، که پاسخگویی به آنها نیازمند طراحی سازوکارهای چابک و بلادرنگ در تمام حلقه‌های زنجیرۀ ارزش است.
۷٫ زنجیرۀ ارزش یکپارچه: کشاورزان بزرگ تلاش می‌کنند تا با یکپارچه‌سازی عمودی و گسترش تجارت همکارانه، زنجیرۀ ارزش را بهینه‌سازی کنند.
۸٫ خدمات‌دهی: عرضه‌کنندگان محصولات کشاورزی، به‌منظور تحول تجربۀ مشتری و ایجاد مزیت رقابتی، طیفی از خدمات را ضمیمه محصولات می‌کنند. برای تحقق این امر، جمع‌آوری و تحلیل داده‌های مشتری و نیز مدیریت دانش مشتری اعم از کسب اطلاع از مشتری، ذخیرۀ دانش، تسهیم دانش و بهکارگیری دانش مشتری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار خواهند بود. مدیریت جریان داده‌های مشتریان نیازمند ابزارهای تسهیلگر دیجیتال است.
- شتاب‌دهنده‌های اختصاصی تحول صنعت
۱٫ ترجیحات جدید مشتریان و ذینفعان
تقاضای فزاینده برای کالای شخصی‌سازی شده، ارتقای آگاهی از بهداشت تغذیه و تمایل مصرف‌کنندگان به رصد زنجیرۀ عرضه، تقاضای مصرف‌کنندگان برای دسترسی بلادرنگ به کالاها و خدمات و نیز الزامات حقوقی برای کاهش ضایعات زیست‌محیطی از جمله موارد این بخش است.
۲٫ فناوریهای دیجیتال نوظهور
فناوریهای پیشرفتۀ تولید خودکار نظیر چاپ ۳ بعدی و رباتیک، خودروهای خودران، دستگاه‌ها و حسگرهای ارتباط بی‌سیم موارد مرتبط با فناوریهای دیجیتال نوظهور می‌باشند.
۳٫ تحول پیکره‌بندی کسب‌وکار
ادغام افقی در اکوسیستم کشاورزی و بهینه شدن روابط میان حلقه‌های زنجیره ارزش از طریق ارتباط سراسری و بلادرنگ، پذیرش، پردازش و تحلیل کلان‌داده به منظور تولید محصول بهینه و ارتقای تجربۀ مشتری و همچنین ادغام عمودی تأمین‌کنندگان ورودی به منظور بهینه‌سازی هزینه‌ها، افزایش کارایی و هم‌افزایی پیکره‌بندی کسب و کار را متحول نموده‌اند.
مسائل اصلی بخش کشاورزی در ایران
۱٫ ناپایداری اقلیمی و خشکسالی‌های دوره‌ای به‌دلیل بارش‌های ناکافی میتواند تولید را تضعیف کند. بارندگی ایران به طور متوسط حدود ۲۵۰میلی‌متر در سال است که فاصلۀ معناداری با متوسط جهانی۸۰۰ میلی متر دارد؛
۲٫ وابستگی شدید اقتصاد ایران به صادرات نفت که بخش مهمی از تولید ناخالص داخلی را به خود اختصاص داده و موجب شده تا سرمایه‌گذاری در بخش کشاورزی نسبت به عوامل بیثبات کنندۀ خارجی به شدت شکننده باشد؛
۳٫ وجود یک بخش دولتی ناکارآمد که در بخش‌های مختلف کشاورزی نقش‌آفرینی کرده و سبب کاهش سود بالقوۀ بخش خصوصی و کاهش جذابیت سرمایه‌گذاری در کشاورزی می‌شود؛ براساس آمار بانک مرکزی، سهم بخش کشاورزی از موجودی سرمایۀ خالص در سال ۹۵ تنها در حدود ۴ درصد بوده‌است؛
۴٫ هزینه‌بَر بودن سرمایه‌گذاری در بهبود سیستم‌های آبیاری که میتواند محصولات کشاورزی را بهبود بخشد؛
۵٫ باز بودن سیاست‌های دولت نسبت به واردات که نشانگر عدم تعهد به شعارهای خودکفایی در تولید محصولات کشاورزی است؛
۶٫ کهنگی و استهلاک فناوری مورد استفاده در فرآیندهای کشاورزی و پایین بودن بهرهوری؛
بهرهوری در کشاورزی ایران در حدود ۱٫۱ اسب بخار در هر هکتار برآورد می‌شود، حال آنکه در کشورهای عضو اتحادیۀ اروپا این عدد ۵٫۵ واحد اسب بخار به ازای هر هکتار است. بسیاری از ماشین‌های مورد استفاده در بخش کشاورزی، تولید شده در داخل ایران و بسیار عقبتر از فناوری روز دنیا هستند. لذا مصرف سوخت بالا و بهرهوری پایینی دارند؛
۷٫ فقدان کارایی زنجیرۀ ارزش کشاورزی به دلیل وجود حلقه‌های متعدد در این زنجیره که افزایش قیمت و کاهش کیفیت، مهمترین عوارض این پدیده هستند؛
۸٫ مدیریت ناکارآمد آب؛ بیش از ۹۲ درصد از منابع آب کشور در بخش کشاورزی به مصرف می‌رسد. بنابر اعلام معاون وقت دفتر برنامه‌ریزی آبفای وزارت نیرو در سال۹۷، بیش از۹۰ میلیارد مکعب آب در بخش کشاورزی مصرف شده‌است؛ که صادرات بی‌رویۀمحصولات کشاورزیو عدم معرفی فعالیت جایگزین برای کشاورزان میتواند فشار بر منابع زیرزمینی را دو برابر کند و اضافه برداشت از منابع آب زیرزمینی را به بیش از ۱۲ میلیارد متر مکعب برساند؛
۹٫ ضعف جدی در مدیریت اطلاعات کشاورزی و عدم وجود یک متولی واحد و سامانه یکپارچه ملی در حوزه‌های مختلف کشاورزی؛ این موضوع نشأت گرفته از عدم وجود رویکردهای داده‌محور در حوزه‌های مدیریتی مرتبط با کشاورزی است؛
۱۰٫ خرد شدن زمین‌های کشاورزی در اثر اجرای اصلاحات ارضی؛ با اجرای اصلاحات ارضی مدیریت زمین‌های کشاورزی از حالت کلان، به خرد تغییر کرد و لذا مدیریت یکپارچه کشاورزی، جای خود را به نگاه چندپارچه داد.
۱۱٫ شيوع بازارهاي خاکستري يا غيررسمي که مانع از جريان کارآمد کالا از طریق کانال های رسمی شده و ریسک مالی را افزایش می‌دهد؛
۱۲٫ تخصیص غیرکارشناسی یارانه به برخی محصولات و سلب فرصت سرمایه‌گذاری در سایر محصولات که ممکن است بهرهوری بالاتری داشته باشند؛
۱۳٫ فقدان آموزش مناسب به کشاورزان و عدم آشنایی آنها با دانش روز؛
۱۴٫ عدم ارتباط موثر میان اصناف و بنگاه‌های کشاورزی با دانشگاه‌ها و نهادهای علمی-پژوهشی.
نگاشت فناوریها و مسائل
کاربردهای فناوریهای تحول‌آفرین در بخش کشاورزی
واژۀ «کشاورزی» اشاره به کل زنجیرۀ ارزش دارد و اعم از مدیریت عملیاتی مزارع است؛ مدیریت عملیاتی مزارع به تدریج مکانیزه شده و نسل‌های مختلف فناوری بر بهرهوری کاشت، داشت و برداشت اثرگذار بوده‌اند؛ اما «کسب‌وکار در بخش کشاورزی» شامل یک زنجیرۀ ارزش گسترده می‌شود که فناوریهای دیجیتال در برگیرندۀ تمام اعضای آن بوده و چهرۀ کل این صنعت را دگرگون می‌کنند. قلمرو کاربرد فناوریها در این صنعت به شرح زیر است:
۱٫ تحلیل
تحلیل‌ها برای بهبود عملکرد در سراسر زنجیرۀ ارزش مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور مثال در چرخۀ تولید، سلامت و کیفیت محصولات. اما پیش‌نیاز مهم عملی شدن تحلیل‌های دقیق مبتنی بر داده، گردآوری، ذخیره‌سازی، طبقه‌بندی داده‌ها و تبدیل آنها به اطلاعات قابل استناد در تصمیم‌سازی است. بنابراین ذیل این مبحث، فناوریهای مانیتورینگ و گردآوری، ذخیره، پردازش و تحلیل داده مورد بررسی قرار می‌گیرند. به‌علاوه، رسانه‌های اجتماعی به عنوان یکی از فناوریهای دیجیتال و زیرساخت تسهیم و تبادل اطلاعات و دانش، برای غنی‌سازی تحلیل‌ها معرفی می‌شوند.
مانیتورینگ زمین–پایه: حسگرهای تعبیه شده داخل یا روی سطح زمین، می‌توانند وضعیت گیاهان، داده‌های آب‌وهوا و بسیاری جزئیات دیگر را به‌منظور انجام تحلیل، کمک اینترنت اشیا به مراکز تحلیل داده منتقل کنند. حسگرهایی که با انرژی خورشیدی کار می‌کنند و می‌توانند اطلاعات مربوط به تنش گیاهان، فشار هوا، رطوبت، دما، کلروفیل، پوشش گیاهی، بارش باران و مانند این‌ها را جمع‌آوری و ارسال کنند. اطلاعاتی که کشاورزی دقیق را تغذیه می‌کنند.
فناوری ماهواره: یکی از نیازهای مهم بخش کشاورزی کشور، تهیه نقشۀ پراکنش اراضی کشاورزی و برآورد سطح زیر کشت اراضی کشاورزی استراتژیک از جمله گندم و جو است. سنجش از راه دور در این زمینه نقش کلیدی داشته و کشورهای پیشرفته از این فناوری به منظور پایش اراضی کشاورزی خود استفاده می‌کنند.
کسب آگاهی و دانش در رابطه با الگو و سطح زیر کشت محصولات استراتژیک کشاورزی، نقش مهمی در مدیریت اراضی کشاورزی و برآورد میزان تولید ایفا می‌کند. این امر برای تعریف واحدهای مدیریت و نیل به کشاورزی دقیق ارزشمند است. اغلب روش‌های مربوط به کسب آمار محصولات کشاورزی در ایران از طریـق کارشناسی و روش‌های سنتی صورت می‌پذیرد. بررسی‌ها نشان داده است که این روش‌ها دارای خطای زیادی بوده و فرآیندی زمان‌بر هستند. فنون استفاده از هوافضا برای جمع‌آوری اطلاعات زمینی جهت مطالعه و شناسایی منابع بدون تماس فیزیکی با آنها، امروزه به عنوان فناوری سنجش از راه دور به طور گسترده مورد استفادۀ کشورهای مختلف قرار گرفته و در مدت زمانی کوتاه، حجم قابل توجهی از اطلاعات زمینی، جمع آوری شده و در برنامه‌ریزی‌ها به عنوان اطلاعات پایه و مبنا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
امروزه با توجه به پوشش وسیع تصاویر ماهواره‌ای و به ویژه تکراری بودن آنها و قابلیت بالای آنالیز تصاویر با روش‌های سنجش از راه دور، این فناوری به همراه تصاویر ماهواره‌ای در مطالعات مختلف کشاورزی و منابع طبیعی استفاده می‌شود. ترکیب نتایج حاصل از مشاهدات و اندازه‌گیری‌های زمینی با داده‌های سنجش از راه دور و استفاده از شاخص‌های پوشش گیاهی میتواند نقشه‌های به هنگام از سطح زیر کشت محصولات ارائه نماید.
پایه و اساس نیل به کشاورزی دقیق، تهیه اطلاعات قابل اعتماد از پراکنش مکانی و زمانی کشت محصولات مختلف کشاورزی در یک منطقه یا همان تقویم زراعی مکان‌مند است. این امر توسط متخصصان در مجموعۀ وزارت جهاد کشاورزی نیز پیگیری و در اولویت مطالعات برنامه‌ریزی شده گنجانده شده است.
با توجه به کاربرد و امکان بهره‌گیری از فناوری سنجش از راه دور در استخراج تقویم زراعی، این اطلاعات میتواند در انواع مطالعات و برنامه‌ریزی‌های منطقه‌ای از قبیل بررسی راندمان آب، تخصیص نهاده‌‌های کشاورزی به مناطق مختلف، بررسی الگوی کشت و در صورت نیاز تغییر آن و همچنین تعیین زمان‌های بهینه در پایش ماهواره‌ای محصولات کشاورزی و تاریخ‌های تصویربرداری مناسب مورد استفاده قرار گیرد.
پهپادها (ربات‌های پرنده): فعالیت پهپادها و عکس‌برداری هوایی، حجم قابل توجهی از داده‌ها را در اختیار مدیران قرار می‌دهد. این داده‌ها می‌توانند مسایل متنوعی را در برگیرند؛ از جمله تخمین مسیر حرکت آفات و حشرات، سفره‌های آب زیرزمینی، پایش رشد محصولات، بهینه‌سازی مسیرهای آبیاری، تخمین مسیر آب، سیستم‌های هشدار بحران، وضعیت آب‌وهوا و تزریق کود. همچنین در دهه‌های اخیر، نقش مفید هواپیماها فرآیندهای آبیاری هوایی و سمپاشی روز‌به‌روز برجسته شده است. اهم کاربری‌های پهپادها عبارتند از: نظارت بر محصول، خاک، علف‌های هرز، آفات، آفت‌کش‌ها و بیماری‌ها . از جمله کاربری‌های پهپادها در فصول مختلف به موارد زیر می توان اشاره کرد:
- در فصل زمستان: ارزیابی عملکرد ماشین آلات و تجزیه و تحلیل داده‌ها در فصل قبلی کشت‌وکار؛
- در فصل پاییز: قبل از درو پایش رشد هماهنگ و میزان خشک شدن نهاده‌ها و پس از درو آنالیز خاک و توپوگرافی؛
- در فصل تابستان: نظارت بر رشد، مدیریت آبیاری، مدیریت تغذیه نهاده‌ها و تجزیه و تحلیل فاصله و تعداد نهاده‌ها؛
- در فصل بهار: تجزیه و تحلیل خاک و زه‌کشی.
یکی از مهمترین نقش‌های جدیدی که برای هواپیماهای بدون سرنشین در بخش کشاورزی تعریف شده، پایش کیفیت زمین‌های زراعی و تحلیل اطلاعات به‌منظور تخصیص مزارع به کشت گونه‌های مختلف است. لذا استفاده از پهپادها یک راه‌حل عاقلانه برای حل مشکل تک‌محصولی شدن زمین‌های کشاورزی است. به گزارش فائو، از میان هشت صنعت برگزیده‌ای که از خدمات پهپادها استفاده می‌کنند، پس از زیرساخت (نظارت بر دارایی‌های فیزیکی) بیشترین ارزش بازار مربوط به صنعت کشاورزی است.
پهپادها را می‌توان هم توسط خلبان و هم با برنامه‌ریزی از قبل هدایت و کنترل نمود. معمولاً پهپادهای کشاورزی با برنامه‌ریزی قبل از پرواز هدایت و کنترل می‌شوند و تمامی اطلاعات مربوط به مزرعه یا باغ را روی تبلت یا تلفن هوشمند به کشاورزان ارائه می‌کنند. لذا پیوند پهپادها به عنوان عضوی از خانوادۀ ربات‌ها با فناوری هوش مصنوعی میتواند روابط اجزای مزرعۀ هوشمند را کامل کند.
پیگیری و ردیابی کالاها به کمک اینترنت اشیا از مزرعه تا سفره: به کمک اینترنت اشیا، زنجیرۀ ارزش محصولات کشاورزی هوشمندسازی شده و سبب افزایش شفافیت و اعتماد طرف‌های عرضه و تقاضا می‌شود.
افراد و شبکه‌ها: ارتباط بهینه میان افراد و نهادها از طریق شبکه‌های اینترنتی و سرعت ارتباط درون اکوسیستم، یک منبع غنی اطلاعات و نیز بستری مناسب برای تسهیم دانش به‌شمار می‌رود.
فناوریهای تحلیل داده و کلان‌داده: پلتفرم‌های مخصوص، جریان داده‌های به دست آمده از منابع مختلف را یکپارچه‌سازی کرده، ذینفعان گوناگون را در مسیر زنجیرۀ ارزش به هم متصل می‌کنند و امکان تحلیل داده‌ها و ارائۀ تبیین و توصیف روندهای پیشین و نیز پیش‌بینی روندهای آینده را ممکن می‌سازند. در نهایت، بسامد اطلاعات از طریق اتصال بهینه به اینترنت و محصولات مجهز به تجهیزات ارسال داده به سامانه‌های ابری، افزایش پیدا می‌کند.
با بهینه شدن کمیت، کیفیت، سرعت و جریان داده‌ها، تجربۀ بهتری از کاربرد پلتفرم‌های تحلیل داده و یادگیری ماشین در کاشت، داشت و برداشت رقم خواهد خورد. تحلیل بازار توسط کشاورزان و بی‌نیازی از واسطه‌ها به کمک داشبوردهای اختصاصی سازی شده و تحلیل رفتار مشتریان، بر چهار شاخص بازاریابی اثرگذار است؛ یعنی هم به بهینه‌سازی محصولات کمک می‌کند و هم به بهبود استراتژی‌های قیمت‌گذاری، توزیع و تبلیغات. به کمک تحلیل اطلاعات محلی امکان شخصی‌سازی توصیه‌های کشاورزی فراهم می‌شود. این توصیه‌ها میتواند درخصوص شیوۀ تخصیص بهینۀ زمین‌های کشاورزی به محصولات مختلف باشد.
فناوری رسانه‌های اجتماعی: کشاورزان داده‌ها و اطلاعات خود را بر بستر یک شبکۀ آنلاین با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند و یک شبکۀ کسب‌وکار کشاورزی را شکل می‌دهند و از مزایای تسهیم دانش تخصصی و شفافیت بازار بهره‌مند می‌شوند. بدین ترتیب، با ارتباط مستمر فعالان بخش، زنجیرۀ ارزش کشاورزی بهبود مییابد و نیز بستری برای اقتصاد اشتراکی به‌منظور اشتراک منابع فراهم می‌شود. همچنین به‌کمک رسانه‌های اجتماعی، موقعیت مناسبی برای تجارت الکترونیک ایجاد می‌شود که به حذف واسطه‌ها و کوتاه‌شدن زنجیرۀ ارزش و همچنین واقعی شدن قیمت‌ها خواهد انجامید. در نهایت بر بستر رسانه‌های اجتماعی، جذب سرمایه تسهیل و تسریع خواهد شد.
فناوری ابر: فناوری ابر، پلتفرمی آنلاین برای ذخیره‌سازی و پردازش اطلاعات کسب‌وکار است که امکان بهکارگیری نرم‌افزارهای مدیریت سیستم‌های سازمانی را بدون نیاز به دانش عمیق نسبت به نرم‌افزار و شبکه ایجاد می‌کند. کاهش آسیب‌پذیری فرایندهای مبتنی بر داده و کاهش هزینه‌های ذخیره و تحلیل داده از اثرات مستقیم استفاده از فناوری ابر به‌شمار می‌روند. اصولاً استفاده از فناوریهای اینترنت اشیا، تحلیل داده و رباتیک، بدون وجود زیرساخت رایانش ابری ناممکن است.
شکل ۲. شمای یک مزرعۀ هوشمند
۲٫ خودکارسازی و هوشمندسازی: تراکتورها، کمباین‌ها و سایر فناوریهای مکانیزاسیون، مدت مدیدی است که در مراحل مختلف کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و فرآوری و تولید غذا را تسهیل می‌کنند. فناوریهای نوظهور همچون خودروهای خودران، ماشین‌های کشاورزی خودران، اعم از تراکتورها و کمباین‌ها امکان کنترل همزمان چند نقطه از زمین‌های کشاورزی را در آنِ واحد و در هر ساعت از شبانه‌روز فراهم می‌کنند.
سیستم‌های آبیاری خودکار می‌توانند با کمک داده‌های مربوط به جنس خاک، سطح و کیفیت آب، چگونگی استفادۀ بهینه از آب و خاک را ممکن کنند. وقتی ماشین‌های خودکار به اینترنت اشیا و سایر ابزارهای تحلیل متصل باشند، علاوه بر آنکه دقت و کارایی عملکرد ارتقا پیدا می‌کند، به‌طور مداوم امکان گردآوری و ارسال داده فراهم می‌شود. لذا مسالۀ عدم بهرهوری صنعت کشاورزی با ترکیب فناوریهای اینترنت اشیا، هوش مصنوعی، رباتیک، تحلیل داده و رایانش ابری، با ابداع زیرساخت‌ها و راهکارهای نوین تا حد قابل توجهی قابل پوشش است.
شایان ذکر است که در خودکارسازی، جایگزینی نیروی انسانی با ماشین، سبب افزایش بهرهوری فرایندها می‌شود؛ اما در هوشمندسازی علاوه بر جایگزینی نیروی انسانی با ماشین‌ها، با استفاده از داده‌ها تصمیمات بهتری اتخاذ می‌شود و سیستم، تصمیمات و عملکرد خود را اصلاح می‌کند. هوشمندی را می‌توان اصلی‌ترین وجه تمایز کشاورزی دیجیتال با کشاورزی عصر صنعتی دانست.
۳٫ مدیریت کسب‌وکار و فرایند: با توجه به تحولات فزاینده در حوزۀ تجارت کشاورزی، شرکت‌های مشاوره‌ای همچون گرانولار، کانسرویس و اگوورد نرم افزارهای مدیریت زراعت را طراحی و عرضه کرده‌اند. نرم افزارهایی که جمع‌آوری و تحلیل داده‌های به‌دست‌آمده از منابع متنوع را انجام می‌دهند، منابع را کنترل می‌کنند، بهرهوری را رصد می‌کنند و برنامه‌های جزئی تولید را به دست می‌دهند.
۴٫ ابزارهای ظرفیت‌ساز: از بین بردن شکاف میان اقتصادهای پیشرفته و اقتصادهای در حال توسعه، مستلزم ارتقای دانش کشاورزان است. لذا ایجاد یک بستر مناسب برای آموزش و تسهیم دانش میان کشاورزان ضروری است. اما انتقال دانش به مناطق روستایی زمان‌بَر و هزینه‌بَر است؛ بنابراین، فناوریهای ارتباطی می‌توانند سبب اشتراک تجارب و درس‌آموخته‌های کشاورزان و نیز ارتباط بهتر عناصر اکوسیستم کشاورزی و نیز شبکه‌های کسب‌وکار با یکدیگر شوند. شرکت اگری فایند در فرانسه، یک پلتفرم مبتنی بر شبکۀ اجتماعی برای اشتراک تجارب کشاورزان و نیز استفاده از توصیه‌های کارشناسان فراهم کرده‌است.
حل چالش‌های مدیریت، توزیع و خرید سهام در رابطه با اجرایی‌کردن کشاورزی جامعه‌محور، به‌کمک فناوری بلاک‌چین، میتواند مشکل سرمایه‌گذاری در بخش کشاورزی را تاحد قابل قبولی کاهش دهد.
۵٫ افزایش کارایی بازارها: به کمک فناوریهای دیجیتال، بازارهای ممزوج از فضای فیزیکی و فضای دیجیتال شکل گرفته‌اند که می‌توانند شفافیت را افزایش دهند. از رهگذر این شفافیت، پراکندگی قیمت‌ها و هدررفت مواد غذایی کاهش مییابد. دو کارکرد مهم بازارها به این شکل قابل دسته‌بندی است:
۱) بازارها بهرهوری و کارایی و کیفیت عملکردها را بهبود می‌بخشند
۲) تراکنش‌هایی را که سبب ارتقای کارایی زنجیرۀ تامین می‌شوند، تسهیل می‌کنند.
استفاده از فناوری بلاک‌چین میتواند نقش برجسته‌ای در ارتقای شفافیت تبادلات و تراکنش‌ها و اعلان تقلب، ناکارآمدی و سوء‌مدیریت در زنجیرۀ ارزش و درنتیجه افزایش کارایی بازارها، در صنعت کشاورزی ایفا کند. متعادل‌سازی فرایند قیمت‌گذاری؛ در بازار مبتنی بر بلاک‌چین، خریداران و فروشندگان می‌توانند مذاکرات‌شان را براساس اطلاعات تراکنش‌های اخیر مقایسه کنند. کشاورزان سراسر جهان می‌توانند ارزش محصولاتی را که برداشت می‌کنند، تعیین کنند و فروش را به شکل آنی انجام دهند.
معاملۀ خودکار با کمک هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، با رصد دقیق و مستمر بازار و دادن هشدارهای به موقع، بینش‌های جدید را در اختیار تولید کننده قرار می‌دهد و علاوه‌بر آنکه منجر به حذف واسطه‌های بازار و کنترل مستقیم معاملات توسط کشاورزان می‌شود، سبب چابکی تولید و کاهش هزینه‌های انبارداری و نیز تطابق روش‌های تولید با نیازهای مشتری و جامعه خواهد شد.
به کمک لجستیک و شبکۀ هوشمند حمل‌ونقل در طول زنجیره ارزش، ضایعات کاهش یافته و امکان رصد کل فرایند توسط تولیدکننده و مشتریان فراهم خواهد شد.
یکی از نوآوری‌های اخیر در حوزۀ کشاورزی، عبارت است از حذف چالش‌های زبانی در کشورهای در حال توسعه با استفاده از ربات‌های تحلیل زبان طبیعی که باعث ارتباط موثرتر فعالان بین المللی صنعت کشاورزی و افزایش کارایی بازارها می‌شود.
۶٫ نوآوری محصول و فرایند: در حال حاضر راه‌های نوینی برای طراحی غذا به کار گرفته می‌شوند؛ به‌طور مثال می‌توان به کشاورزی سلولی و ویرایش ژن اشاره کرد که به سرعت در حال رشد هستند. کشاورزی سلولی تولید مواد غذایی از طریق کشت سلولی را در بر می‌گیرد. ویرایش ژن، شامل اصلاح دی‌ان‌ای در یک سلول یا یک ارگانیزم است و به منظور نقشی که در ارتقای پایداری غذایی دارد، مورد مطالعه است. به طور مثال، بنسوهیل بر روی مطالعۀ بیولوژی گیاهان به کمک تحلیل کلان‌داده و رایانش ابری متمرکز است تا بتواند بهرهوری، کیفیت و کارایی محصولات را ارتقا دهد.
همچنین افزایش طول عمر و استرلیزه کردن محصولات با استفاده از امواج مایکروویو یکی از روندهای مهم در این عرصه محسوب می‌شود. ظرفیت‌های یادگیری ماشین، هوش مصنوعی را قادر می‌سازد تا راهبرد بهینۀ اختصاصی زراعت را، مبتنی بر تحلیل بلادرنگ داده تجویز نموده و آنها را جایگزین راهبردهای سنتی و محلی کند.
تولید غذا با استفاده از پرینتر سه‌بعدی یک روند کوچک اما رو به رشد است. در این روش، عناصر غذا به یک پرینتر سه‌بعدی وارد می‌شوند و انواع تازه‌ای از غذا را متناسب با سلایق مختلف، تولید می‌کنند. در اینجا آمیزه‌ای از هوش مصنوعی و الگوریتم‌های پرینت سه‌بعدی به منظور شخصی‌سازی محصولات غذایی به‌کار گرفته می‌شوند.
شکل ۳. معماری کلی کشاورزی دیجیتال
جدول ۱. جدول نگاشت فناوری و مسائل
چالش‌های توسعۀ فناوریهای دیجیتال در بخش کشاورزی ایران
۱٫ مدیریت خُرد مزارع و باغات: همانطور که پیشتر اشاره شد، اصلاحات ارضی، منجر به تکه تکه شدن مزارع و از بین رفتن امکان مدیریت یکپارچه بر آنها شد؛ لذا دیجیتال‌سازی فرآیندها را با مشکل مواجه کرده‌است. علاوه‌بر این ریشه‌دار بودن کشاورزی موروثی و سنتی، مانعی جدی برای کنار گذاردن روش‌های کشاورزی سنتی و گذار به کشاورزی دیجیتال است.
۲٫ مسایل حقوقی و مقررات: بهکارگیری بسیاری از فناوریهای دیجیتال در ایران با موانع جدی قانونی و حقوقی روبروست. به‌عنوان مثال، استفاده از پهپادها نیازمند طی مراحل طولانی اداری و اخذ مجوز از نهادهای متعدد است. همچنین هنوز سازوکارهای قانونی برای استفاده از فناوریهای رباتیک، بلاک‌چین، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، رایانش ابری و رسانه‌های اجتماعی به‌خوبی تنظیم و تصویب نشده و نهادهای مختلف کشور در خصوص چیستی این پدیده‌ها توافق نظر ندارند.
۳٫ نفوذ ناکافی اینترنت در کشور: ازآنجا که بیشترین فعالیت بخش کشاورزی در روستاها صورت می‌پذیرد، عدم راه‌یابی گستردۀ زیرساخت اینترنت به مناطق روستایی مانع بهره‌گیری از پلتفرم‌های دیجیتال در این بخش است. همچنین خدمات دولت الکترونیکی به بخش کشاورزی هنوز دچار ضعف‌های فراوانی است و کمتر از ظرفیت واقعی خود عمل می‌کند.
۴٫ کمبود سخت‌افزار در حوزه‌های مختلف فناوری دیجیتال.
۵٫ کمبود نیروی انسانی: چالش نیروی انسانی همواره یکی از مهمترین چالش‌های کاربری فناوریهای دیجیتال محسوب می‌شده، اما بیش از متخصصان فنی، در حال حاضر کمبود مدیران و تحلیلگرانی که قادر باشند زبان مشترکی میان متخصصان صنعت کشاورزی و متخصصان فناوری ایجاد کرده و ارزش‌آفرینی کنند، حس می‌شود. به عبارت دیگر، تربیت نیروی انسانی به‌منظور راهبری و فرهنگ‌سازی در زمینۀ کشاورزی دیجیتال، بیش از تربیت متخصصان فنی اولویت دارد. به‌علاوه، قوانین کار متناسب با شرایط کسب‌وکار به‌روزرسانی نشده‌اند و لذا نیروهای درجه اول، کمتر به سمت بخش کشاورزی جذب می‌شوند.
۶٫ عدم تعریف پروژه‌های مطالعاتی در خصوص دیجیتال‌سازی کشاورزی در طرح‌های توسعۀ روستایی: از آنجا که استراتژی مشخصی در خصوص دیجیتال‌سازی بخش کشاورزی، به عنوان یکی از ارکان جهت دهنده در توسعۀ روستایی تعریف نشده؛ جای خالی پروژه‌های جدی در طرح‌های توسعۀ روستایی محسوس است. همچنین انسجام معنی‌داری بین تلاش‌های وزارت جهاد کشاورزی و اقدامات صورت گرفته در حوزۀ تحول دیجیتال روستاها دیده نمی‌شود که همکاری نزدیک‌تر نهادهای محلی مربوطه، از جمله ادارات جهاد کشاورزی، ادارات صنعت و معدن و تجارت، بنگاه‌های تجاری و دانشگاه‌ها را می‌طلبد.
جمع‌بندی
در این مطلب، پس از معرفی اجمالی بخش کشاورزی به‌عنوان یکی از بخش‌های مهم در اقتصاد ایران، که وظیفه تامین امنیت غذایی مردم کشور را بر دوش دارد، روندهای اصلی این بخش بررسی شدند و سپس مفهوم کشاورزی نسل چهارم یا کشاورزی دیجیتال به همراه پیکربندی و پیشران‌های دیجیتال شدن صنعت کشاورزی معرفی شد. این پیشران‌ها به دو دسته پیشران‌های درونزا و برونزا تقسیم شدند. پیشران‌های برونزا عبارتند از روندهای کلانی که بر فعالیت‌های تمام حوزه‌های اقتصادی اثرگذار بوده‌اند و صنعت کشاورزی را نیز تحت تاثیر قرار داده‌اند. اما پیشران‌های درونزا، شتاب‌دهنده‌های اختصاصی صنعت کشاورزی هستند.
در مرحله بعد، فهرستی از مهمترین مسایل بخش کشاورزی در حال حاضر ارائه شد که به صورت خلاصه عبارتند از: ناپایداری اقلیمی و خشکسالی‌های دوره‌ای، شکنندگی سرمایه‌گذاری در بخش کشاوزری، نارسایی دولت در ایفای نقش‌ها، هزینه‌بَر بودن سرمایه‌گذاری در بهبود سیستم‌های آبیاری هوشمند، گشودگی سیاست‌های دولت نسبت به واردات، پایین بودن بهرهوری، فقدان کارایی زنجیرۀ ارزش کشاورزی، مدیریت ناکارآمد آب، ضعف جدی در مدیریت اطلاعات کشاورزی، خرد شدن زمین‌های کشاورزی، شيوع بازارهاي خاکستري يا غيررسمي، تخصیص غیرکارشناسی یارانه به برخی محصولات، فقدان آموزش مناسب به کشاورزان و عدم آشنایی آنها با دانش روز، عدم ارتباط موثر میان اصناف و بنگاه‌های کشاورزی با دانشگاه‌ها و نهادهای علمی-پژوهشی.
در گام بعدی با تقسیم‌بندی قلمروهای کاربرد فناوریهای تحول‌آفرین در بخش کشاورزی، معماری کلی کشاورزی دیجیتال ترسیم گردید، سپس نگاشت فناوریها و مسایل صورت گرفته و در جدولی تلخیص شد. در گام پایانی لیست چالش‌های توسعه فناوریهای دیجیتال در بخش کشاورزی ارائه گردید.
منابع
- سازمان ملی بهرهوری. (۱۳۹۷). گزارش شاخص‌هاي بهره‌وري کشور طی دوره ۱۳۸۵ تا ۱۳۹۶٫
- شفیعی نیک آبادی، م., و احمدی، ز. موانع انتقال فناوری سیستم‌های اطلاعاتی در ایران. توسعه تكنولوژي صنعتي
- معاونت پایش پژوهش و مشاوره بهرهوری سازمان ملی بهرهوری ایران .(۱۳۹۷) شاخص‌های عمده‌ی اقتصادی
- مجد، م. (۱۳۹۸). وبسایت تاریخ ایرانی
- وبسایت باشگاه خبرنگاران جوان (۱۳۹۷).
- وبسایت سازمان فضایی ایران.
- وبسایت شرکت فناوریهای آب و خاک فردای سبز.
مقالات مرتبط:
صنعت ۴٫۰ (انقلاب صنعتی چهارم) چیست؟
رهبری ۴/۰: رهبری مورد نیاز عصر انقلاب صنعتی چهارم
نگاهی اجمالی به انقلاب صنعتی پنجم
انتشار اپیزود چهارده: انقلاب صنعتی پنجم در یک نگاه
توصیه هایی برای تدوین استراتژی صنعت ۴٫۰ (انقلاب صنعتی چهارم)
