Proje Adı: Otonom Serada Zorluk Projesi
Dağıtım Yeri: Bleiswijk, Hollanda
Hedeflenen Sektör Türü: Sera Tarımı
Proje Ortak(ları): 
Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO)’na göre, dünya nüfusunun 2050 yılına kadar 9.1 milyara ulaşması bekleniyor, bu nedenle küresel gıda arzının gelecekteki talebi karşılamak için %70 oranında artması gerekiyor (FAO, tarih yok.). Son on yıllarda insan kaynaklı felaketler ve iklim değişikliği nedeniyle tarım arazilerinde sürekli bir azalma yaşandığından, gıda üretimini daha sürdürülebilir ve verimli bir şekilde gerçekleştirmek son derece önemlidir. Bu yöntemlerden biri, WUR’un alıntıladığı gibi, gıdaların seralarda yetiştirilmesidir: “Seralarda üretim hacimleri genellikle açık alandan 10 kat daha yüksektir. Aynı zamanda, sera üretimi açık alanlara kıyasla çok daha az su kullanmaktadır.”
Benzer şekilde, BM, sera tarımının kırsal alandaki çiftçiler için istikrarlı bir gelir sağlama potansiyelini tanımıştır (UNODC, tarih yok.), Dünya Ekonomik Forumu (WEF) de COVID-19 sırasında artan kentsel tarım trendlerini paylaşmıştır (Chandran, 2020). Gerçekten de, bireyler, organizasyonlar ve işletmeler olarak, çeşitli mücbir sebeplerden etkilenen değişen dünyaya hazırlıklı olmalıyız. AI ve IoT gibi modern teknikler ve sistemleri daha erişilebilir hale getirerek, tarım gibi en geleneksel sektörlerden biri dönüştürülebilir. İster açık hava tarımı, yüksek dağlarda çay yetiştirme, meyve ve sebze yetiştirme veya diğer hayvancılık kategorileri olsun, teknoloji verimliliği artırma, kaynak girdi miktarını azaltma ve çevremizi, insanları ve gezegeni korumak için sürdürülebilirliği sağlama konusunda bir rol oynayabilir.
Zorluk Nedir?
Daha az kaynak kullanarak serada cherry domatesleri nasıl daha yüksek kalitede üretebiliriz?
Proje Nedir?
2020 yılında, ortaklarımızdan biri olan AiCU (Şekil 1), Hollanda’nın Bleiswijk kentinde düzenlenen “Otonom Sera Zorluğu Eylül 2019 – Haziran 2020” adlı etkinlikte 2. sırayı aldı. Bu etkinlik, bilgisayar bilimcilerini ve bahçecilik uzmanlarını kendilerini, en son teknolojileri ve manuel sera üretimini zorlamaya davet etmeyi amaçlıyordu, böylece tamamen otonom bir sera işletimi mümkün hale getirilebilsin. Etkinlik, Wageningen Üniversitesi & Araştırma (WUR) ve Tencent tarafından ortaklaşa düzenlenmiş olup, cherry domateslerin en iyi akıllı ekim çözümünü bulmak, sera ürünlerinin uzaktan kontrolü ve otonom bir serada en iyi net kar optimizasyon stratejilerini bulmak amacıyla AI algoritmaları ve sensörlerin kullanılması hedeflenmiştir.
Şekil 1. Otonom Sera Zorluğu Projesi AiCU Ekibi
WUR, Hollanda’daki Wageningen Üniversitesi ve Wageningen Araştırma Vakfı arasında bir akademik ortaklıktır. Hükümet kurumları ve iş sektörü için sağlıklı gıda ve sürdürülebilir yaşam ortamı araştırmalarına adanmıştır. Akademik araştırmaları, gerçek yaşam uygulamalarını, yenilikçi fikirleri ve çeşitli teknoloji uygulamalarını birleştirerek, WUR gıda ve tarım endüstrisinde bilimsel atılımlar yaratmaktadır. WUR’un temel değerleri arasında toplum ve refah, doğal kaynaklar ve yaşam ortamı, biyolojik bazlı gıda üretimi yer almakta olup, sürdürülebilirlik ve kurumsal sosyal sorumluluk (CSR) değerlerine vurgu yapmaktadır.
Tencent, insanların yaşam kalitesini küresel ölçekte artırmak için yenilikçi ürün geliştirme ve hizmetler sunan dünya çapında lider bir Çinli IT şirketidir. 1998 yılında kurulduğundan beri, Tencent “teknolojiyi iyilik için kullanma” ilkesine bağlı kalmaktadır.
2018 yılından bu yana, WUR ve Tencent, daha az kaynak girişi ile gıda üretiminde AI ve IoT’nin benimsenmesini teşvik etmek için zorluk temelli etkinlikler düzenlemek üzere ortaklık yapmaktadır. 2019 yılında, IIoT ürünümüz olan SenseCAP serisi, AiCU Ekibi tarafından otonom sera zorluğu projesi süresince cherry domateslerin yetiştirildiği serada çevresel verileri izlemek için kullanılmıştır (Şekil 2).
Şekil 2. AiCU Ekibi Seeed’in SenseCAP Ürünlerini Kullanıyor
Otonom Sera Uluslararası Zorluk Projesi sırasında, WUR, 5 takıma da sera bölmeleri, cherry domates “Axiany” fideleri, substratlar, aydınlatmalar, gelişmiş sera simülatörleri, bazı temel sensörler ve benzeri ekipmanlar dahil olmak üzere aynı tesisleri ve ekipmanları sağlamıştır. Bu temel cihazlar temelinde, her takım ihtiyaç duydukları ek sensörler ve kameralar ekleyebilmiştir. Bu Proje için, sensörler tarafından toplanan veriler, seranın iç koşullarını yansıtmak için kritik öneme sahiptir ve parametrelerin hassas kontrolü bitkilerin büyüme durumunu belirleyebilir. Verileri kendi ICT’leri ve makine öğrenimi algoritmaları ile birleştirerek, her takım seranın çevresel ayarları üzerinde bağımsız kararlar almıştır; aydınlatma, sıcaklık, nem, CO2 konsantrasyonu, besin maddeleri, sulama desenleri, havalandırma süreleri vb. gibi. Takımların aldığı tüm kararlar, girdilerini ve çıktılarının belirlenmesini sağlayacak ve bu da nihayetinde Zorluğu kazanacak olanı belirleyecektir; bu, Zorluk Koordinatörü Dr. Silke Hemming tarafından tanımlanan 5 standart olan “yüksek kalite, yüksek verim, düşük enerji tüketimi, otomasyon ve teknoloji aktarılabilirliği” temelinde olacaktır (Otonom Seralar, 2020) (Şekil 3).
“`
Şekil 3. Yarışmanın Değerlendirme Kriterleri (Otonom Sera, 2019)
AiCU ekibi için, profesyonel uzmanlıkları tarım modelleme, bitki fizyolojisi, elektronik mühendisliği, yapay zeka ve makine öğrenimi alanlarındadır. Bu çok disiplinli arka plan, SenseCAP sensörlerinden toplanan verileri çeşitli perspektiflerden kararlar almak için en iyi şekilde kullanmalarını sağlar. Birçok parametre arasında, aşağıdaki veriler – toprak nemi (VWC), toprak sıcaklığı, elektriksel iletkenlik (EC), fotosentetik aktif radyasyon (PAR) – SenseCAP LoRaWAN sensörleri ve geçitleri tarafından toplanmakta ve izlenmektedir (Şekil 4).
Şekil 4. Otonom Sera Yarışma Projesinin Sistem Dağıtım Diyagramı
Aşağıdaki SenseCAP destekli IIoT cihazları otonom serada dağıtıldı:
- SenseCAP Kablosuz Toprak Sıcaklığı, VWC & EC Sensörü – LoRaWAN
- SenseCAP Dış Mekan Geçidi – LoRaWAN
- SenseCAP Kablosuz PAR Sensörü – LoRaWAN
Bu yarışma süresince, AiCU ekibi sensörlerden gelen veri akışına dayanarak kendi algoritmalarını ve modellerini ustaca geliştirdi. Böylece, sera koşullarını kontrol etmede optimal kararlar alındı (Şekil 5).
Şekil 5. Serada Dağıtılan SenseCAP Sensörleri ve Geçidi
Sensörlerin rolünden bahsederken, AiCU ekibinin Baş Programcısı Liang Li, onları şöyle tanımladı:
“Seeed SenseCap sensörleri, mükemmel gerçek zamanlı ölçüm doğruluğu sağlamakta ve batarya ile çalışan kablosuz yapısı sayesinde inşa edilmiş seralarda kolay kurulum imkanı sunmaktadır. API, sensörleri kendi yazılım sistemimize sorunsuz bir şekilde entegre etmemizi sağlıyor. Seeed SenseCap ile çalışmak güzel bir deneyimdi ve bunu daha fazla yarışma ve üretim serasında dağıtmayı dört gözle bekliyoruz.”
Şekil 6. Otonom Serada AI ile Yetiştirilen Kiraz Domatesler
(Otonom Sera, 2020)
Bu Yarışmanın bir sonucu olarak, akıllı tarımsal karar verme, otomatik sera kontrol teknolojileri, akıllı tarım ve bunların gelecekte çiftçilerin ve gıda üreticilerinin yüklerini hafifletme potansiyelini nihayet görebiliyoruz (Şekil 6).
Hangi SDG’ler İlgili?
BM’nin 17 SDG’sinden, Otonom Sera Yarışma Projesi esasen 7 SDG’ye katkıda bulunabilir (Şekil 7):
Şekil 7. Otonom Sera Yarışma Projesi için Önemli SDG’ler (BM, 2016)
Bu SDG’lerin Hedeflerine daha derinlemesine bakarak, bu Projenin sürdürülebilir kalkınmanın birçok katmanını doğrudan veya dolaylı olarak etkileyebileceğini anlayabiliriz:
- Tarım verimliliğini ve küçük ölçekli gıda üreticilerini artırmak (Hedef 2.3)
- Dayanıklı ve uyumlu tarım uygulamalarını benimseyerek sürdürülebilir gıda üretim sistemini korumak (Hedef 2.4)
- İklim değişikliği, sosyo-ekonomik ve çevresel olaylardan etkilenen dezavantajlı nüfusun dayanıklılığını artırmak (Hedef 1.5)
- Çalışma yoğun sektörlerde çeşitlendirerek ve teknolojik olarak ilerleterek ekonomik verimliliği artırmak (Hedef 8.2)
- Kaynak verimliliğini ve çevre dostu teknolojileri teşvik ederek kapsayıcı ve sürdürülebilir sanayileşmeyi kolaylaştırmak (Hedefler 9.2 & 9.4)
- Sürdürülebilir üretim için bilimsel ve teknolojik kapasite inşasını desteklemek (Hedef 12.A)
- İklim değişikliği önlemlerini stratejilere ve planlara dahil ederek olumsuz çevresel felaketlerde uyum sağlama kapasitesini ve dayanıklılığı artırmak (Hedefler 13.1 & 13.2)
- Kamu-özel ve sivil toplum ortaklıkları gibi sürdürülebilir kalkınma için küresel çok paydaşlı ortaklıkları genişletmek (Hedefler 17.16 & 17.17)
Sonuç olarak, yapay zekanın tarım sektöründeki her çiftçi için yaygın olarak erişilebilir hale gelmesi için hala uzun bir yol olsa da, Otonom Sera Yarışma Projesi, yapay zeka ve IoT teknolojisinin endüstriyi daha verimli sürdürülebilir büyüme sağlamak için nasıl güçlendirebileceği hakkında bize içgörüler ve ilhamlar sağladı. Şimdi, her zamankinden daha fazla, sizlerle, sistem entegratörleri, teknik ortaklar, tarım uzmanları ve daha fazlasıyla sürdürülebilir üretim için endüstriyel dönüşüm konusunda işbirliği yapmayı dört gözle bekliyoruz. Bizimle daha erken iletişime geçin! 🙂