Proje Adı: FarmBeats Projesi
Dağıtım Yeri: ABD, Kenya, Avustralya
Hedef Endüstri Türü: Tarım
Proje Ortak(ları): 
Belki hızlı bir gerçek kontrolü yapabiliriz. İnsan yapımı çevresel felaketler, iklim değişikliği, sürdürülemez kurumsal davranışlar, kirlilik ve artan sosyoekonomik eşitsizlikler, sürdürülemez dönemimizi tanımlayan bazı kelimelerdir. Şimdi, bugünkü gündemi daraltalım. Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü’ne (FAO) göre, dünya nüfusunun 2050 yılına kadar 9.1 milyara ulaşması bekleniyor (Şekil 1), gelişmekte olan ülkelerde hızla artan bir nüfus ile. Sonuç olarak, kentleşme sürekli artacak ve mevcut gıda üretiminin, yaklaşan kentsel nüfusu karşılamak için %70 oranında artırılması gerekecek. (FAO, 2009).
Ne yazık ki, tarıma elverişli arazi miktarı azalıyor, doğal kaynak eksikliği tartışmasını bir kenara bırakırsak. Tarım, tarihsel olarak insanlığın gelişiminde anahtar bir faktör olduğundan, son yıllarda teknolojik yenilikler, geleneksel tarım tekniklerini daha ucuz, maliyet etkin ve daha kolay hale getirerek ölçeklendirmek için birçok yenilik yaşandı. Bununla birlikte, Microsoft’un paylaştığı gibi, yerel çiftçilere teknolojik çözümler sunulsa bile, hala ele alınması gereken temel ihtiyaçlar – elektrik veya internet bağlantısı gibi – olabilir (Microsoft, 2015).
Şekil 1. 2050 Yılına Kadar Nüfus Artış Tahmini
ⓒ FAO & Dünya Bankası (Silva, 2018)
Zorluk Nedir?
Yerel çiftçilerin günlük kullanımına ve teknolojik güçlenmelerine erişilebilir ve uygun fiyatlı hassas tarımı nasıl sağlarız?
Proje Nedir?
FarmBeats, yerel çiftçilere tarım verimlilik oranlarını artırmalarına yardımcı olmak için tasarlanmış bir AIoT (AI + IoT) donanım ve yazılım çözümüdür; aynı zamanda genel bakım maliyetlerini ve insan iş gücü girdilerini azaltır (Şekil 2). FarmBeats, 2015-2018 yılları arasında Microsoft Araştırma tarafından dünyanın farklı yerlerinde ilk kez tasarlandı ve test edildi ve daha sonra Microsoft tarafından, 2019 yılında Seeed Studio ile işbirliği yaparak özelleştirilmiş donanım cihazı – Sensör Kutusu – geliştirmek için pilot projeyi geliştirmek ve ölçeklendirmek amacıyla benimsendi.
Şekil 2. Seeed’in FarmBeats için Çevresel Sensör Kutusu
© Jay Templeton & AWARE Group
Microsoft Araştırma, bireylerin ve organizasyonların kendilerini güçlendirmelerini sağlamak için bilimsel ve teknolojik yenilikleri merkezsizleştirmeye hevesli olan Microsoft’un bir araştırma kurumudur. Microsoft Araştırma, çeşitli sektörlerden ve geçmişlerden çok sayıda paydaşla işbirliği yaparak, zamanımızın en acil sorunlarını ele almayı hedeflemektedir; bu sorunlar, BM’nin Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri ile bir yakınlık taşımaktadır. (Microsoft Araştırma, t.y.).
Bay Ranveer Chandra, Microsoft Araştırma’da Azure Global’ın Baş Bilimcisi ve FarmBeats Projesi’nin başlatıcısı, FarmBeats’in büyüyen dünya nüfusunu beslemek için daha fazla, iyi ve besleyici gıda yetiştirerek çevreyi zayıflatmadan bir ürün olarak daha büyük bir misyonunu yansıtmaktadır. Üzüntüyle, veri odaklı hassas tarımın avantajlarının geniş çapta tanındığını paylaşmasına rağmen, teknolojinin benimsenme oranının bağlantı maliyetleri nedeniyle düşük seviyede kaldığını belirtmiştir (Pinduoduo Inc., 2020):
“Mevcut çözümlerin bu kadar pahalı olmasının en büyük nedenlerinden biri, çiftlikteki bağlantıdır. … Bu sorunu ele almak için, … ‘TV Beyaz Alanları’ adı verilen bir teknoloji kullanıyoruz. … Bunu yapma şeklimiz, boş TV kanallarında … Wifi sinyalleri yerleştirmektir. … [ki] mükemmel yayılma özelliklerine sahiptir. … bu kanallar, antenler kullanarak izlediğiniz TV kanallarıdır. … Bir çiftlikte, bu TV kanallarının çoğu sadece boş ve gürültülü, ve ne kadar fazla boş TV kanalı varsa, o kadar fazla kullanılmayan spektrum var, o kadar fazla veri gönderme ve alma kapasitesi var. Vizyonumuz, Wifi’nin evinizi bağladığı gibi, bu TV beyaz alanları spektrumunun tüm çiftliğinizi bağlamak için kullanılabilmesidir.” (Şekil 3)
Şekil 3. Ağaçtaki TV Kanalı & Kullanılmayan TV Kanalı Beyaz Alanları Gösterimi (Pinduoduo Inc., 2020)
“`
Tarım sektöründe ortaya çıkan teknolojileri demokratikleştirme hedefiyle, Seeed, bu ortaklığın büyük bir kısmı için çevresel verileri toplamak amacıyla FarmBeats çözümü için özel bir Sensor Box geliştirdi (Şekil 4 & 2). Sensor Box, tarım süreci boyunca mahsul büyümesini etkileyen çeşitli unsurların gerçek zamanlı verilerini toplamak için 8 farklı sensör içermektedir. Veriler, rüzgar hızı, rüzgar yönü, toprak nemi ve sıcaklığı, CO2, atmosferik nem ve sıcaklık, atmosferik basınç, yağmur ve ışık maruziyeti gibi unsurları içermektedir.
Şekil 4. Seeed’in FarmBeats için Çevresel Sensor Box’ı
Peki, bu FarmBeats çözümü nasıl çalışıyor? Öncelikle, Sensor Box’ın sensörleri çevresel verileri toplamaya başlar ve tüm veriler bir IoT Baz İstasyonu’nda toplanır. İkinci olarak, toplanan veriler TVWS aracılığıyla FarmBeats geçidine (bir Windows PC) gönderilir ve nihayetinde tüm verilerin depolanacağı, işleneceği ve dünya sunucusuna bağlanacağı Azure Cloud’a iletilir. Üçüncü olarak, basitleştirilmiş ve görselleştirilmiş veriler, çiftçilerin FarmBeats uygulaması aracılığıyla görüntülemesi için sunulur (Şekil 5).
Şekil 5. FarmBeats’in Çalışma Şekli ve Görselleştirilmiş Sensor Verileri (Vasisht ve diğerleri, 2017)
FarmBeats çözümünün ilk pilot versiyonu, Microsoft’un 20 Proof of Concept (POC) ortaklarının tarım arazilerinde, Dancing Crow Farm dahil olmak üzere, dağıtıldı (Şekil 6). O zamandan beri, Seeed, Microsoft’tan alınan yerinde geri bildirimlere dayanarak Sensor Box’ı güncellemek için titizlikle çalışmaktadır. Sensor Box’ın özelliklerini geliştirirken, Seeed, dış ortamda çeşitli çevresel faktörleri izlemek için daha rafine bir IoT cihazı geliştirme gereksinimi olduğunu fark etti. Sonuç olarak, bu, Seeed’in SenseCAP LoRaWAN serisinin doğmasına ilham verdi ve bu seri, Microsoft’un ABD’deki Redmond belediyesindeki genel merkezinde sergilenecek FarmBeats projesine entegre edildi (Şekil 7). Daha sonra, FarmBeats Projesi, tarım sektörüne katkısı nedeniyle Bill & Melinda Gates Foundation tarafından tanındı.
Şekil 6. FarmBeats Donanım Araştırmacısı Zerina Kapetanovic,
Dancing Crow Farm’daki FarmBeats Dış Mekan Sensörlerini Kontrol Ediyor
ⓒ Michael Victor (Washington Üniversitesi, 2020)
Şekil 7. Seeed’in SenseCAP’ı Microsoft’un Redmond, ABD’deki Genel Merkezinde Sergilendi
© Jay Templeton & AWARE Group
Projenin bir sonucu olarak, Ranveer Chandra, bunun hassas tarım, akıllı tarım ve sürdürülebilir tarıma nasıl katkıda bulunduğunu açıklıyor (Pinduoduo Inc., 2020):
“FarmBeats ile yaptığımız şeylerden biri, bir sensör dağıttığınızda, [yazılım platformu] yalnızca sensör değerlerinin şu anda ne olduğunu [=gerçek zamanlı] söylemekle kalmaz, aynı zamanda [aynı zamanda] .. bu sensör değerlerinin 5 güne kadar nasıl görüneceğine dair tahminler yapabilir. … Bu tahmin, hava istasyonu verilerine dayanmaktadır ve ardından hava istasyonu verilerine dayanarak modelleri eğittik ve sonra bir sensörü tarlaya koyduğunuzda, çok yerel kararlar vermeye başlamak için transfer öğrenimi yapıyoruz.”
“… Hassas tarımın verimliliği artırdığı, maliyetleri azalttığı ve çevre için daha iyi olduğu [sürdürülebilirliği sağlamak için] gösterilmiştir. Örneğin, böyle bir haritanız olsaydı, toprak nemi için, suyu yalnızca gerektiği yerlerde uygulayabilir, … besinleri yalnızca gerektiğinde uygulayabilir ve bu, daha az su kullanmanıza ve maliyetleri tasarruf etmenize yardımcı olacaktır.”
Veri odaklı tarımın çiftçiler için neden giderek daha önemli bir yenilik haline geldiğini paylaşmaya devam ediyor:
- Bağlantılı Tarlalar: Tarlalarda çeşitli noktalarda dağıtılan kablosuz sensörlerle, tarlaların üzerinde uçan dronlarla ve bağlantılı tarım ekipmanlarıyla veri toplama
- Tarım Koşulları Üzerine AI Danışmanlığı: Uzaktan algılama ve hava durumu kalıplarını tahmin etme sayesinde, tarlaların değişen çevresel koşullarına göre gerçek zamanlı, kronolojik ve eyleme geçirilebilir içgörüler
- Hassas Tarım: Gerekli olduğu yerde, gerekli olduğu zaman girdileri sağlayarak su, gübre, yabancı ot temizliği ve ilaçlama iş gücünün kaynak verimliliği
- Tahmin Edilebilirlik için İzlenebilirlik: Kaynakların kullanımını izlemek ve analiz edilen verilere dayanarak daha iyi bilgilendirilmiş kararlar almak için blok zinciri (Pinduoduo Inc., 2020)
Hangi Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri İlgili?
FarmBeats projesini sürdürülebilirlik perspektifinden değerlendirmek için, aşağıdaki Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerinin en ilgili olduğu bulunmuştur (Şekil 8):
Şekil 11. FarmBeats’in Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerine Katkısı (BM, 2016)
Yukarıda belirtilen Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri içindeki genel sorunları daha derinlemesine anlamak için, Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri içindeki ilgili Hedeflere bakmak gereklidir:
- Açlığı ve tüm beslenme yetersizliklerini ortadan kaldırmak için, yoksul ve hizmet alamayan nüfus da dahil olmak üzere herkesin gıda erişimini sağlamak (Hedefler 2.1 & 2.2)
- Sürdürülebilir gıda üretim sistemlerini teşvik etmek ve verimliliği ve üretimi artıran, ekosistemleri korumaya yardımcı olan, iklim değişikliğine uyum kapasitesini güçlendiren ve küçük ölçekli yerel gıda üreticilerinin gelirlerini artıran dayanıklı tarım uygulamalarını hayata geçirmek (Hedefler 2.3 & 2.4)
- Artan tarımsal verimlilik için teknolojik dağıtımı artırmak (Hedef 2.A)
- Kaynak kullanımı verimliliği için temiz ve çevre dostu teknolojilerin aktif benimsenmesi ve bilimsel, teknolojik ve yenilikçi kapasitelerin yükseltilmesi yoluyla kapsayıcı ve sürdürülebilir sanayileşmeyi kolaylaştırmak (Hedefler 9.2, 9.4, 9.5 & 12.A)
- İnternete ve BİT’lere evrensel ve uygun fiyatlı erişimi artırmak (Hedefler 9.C & 5.B)
- Doğal kaynakların (örneğin su ve enerji) sürdürülebilir yönetimini ve verimli kullanımını teşvik etmek için önleme ve azaltma yoluyla (Hedefler 12.2, 12.5, 6.4, 7.3)
- Üretimde küresel kaynak verimliliğini artırmak (Hedef 8.4)
- Kimyasalların kullanımını ve havaya, suya ve toprağa salınımını azaltarak insan sağlığı ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerini azaltmak (Hedef 12.4)
- İnsanların çevreyle uyumlu sürdürülebilir yaşam tarzları hakkında bilgi sahibi olduklarını fark etmelerini sağlamak (Hedefler 12.8 & 4.7)
- İklim değişikliği uyumu ve etki azaltımı konusunda eğitim, farkındalık artırma ve insan ve kurumsal kapasiteyi yükseltmek (Hedef 13.3)
- Bilim, teknoloji ve yenilik bilgi transferleri üzerine Kuzey-Güney, Güney-Güney ve üçgen bölgesel ve uluslararası işbirliğini teşvik etmek, çevre dostu teknolojilerin paylaşımını sağlamak (Hedefler 17.6, 17.7 & 17.9)
- Bilgi, uzmanlık, teknoloji ve finansal kaynakları harekete geçiren çok paydaşlı ortaklıklar aracılığıyla sürdürülebilir kalkınma için küresel ortaklığı artırmak (Hedefler 17.16 & 17.17)
- Emek yoğun sektörlerde teknolojik ölçeklendirme ve yenilik yoluyla ekonomik verimliliği artırmak (Hedef 8.2)
- Tüm yaş gruplarındaki erkek, kadın ve çocukların yoksulluk içinde yaşayan oranını yarıya indirmek için (yeni teknolojiler tanıtmak ve dayanıklılık inşa etmek dahil ama bunlarla sınırlı olmamak üzere) (Hedefler 1.2, 1.4 & 1.5)
- Gelir farklarını azaltarak, nüfusun en alt %40’ının gelir artışını ulusal ortalamanın üzerinde bir hızda sağlamak (Hedefler 10.1 & 10.3)
- Tüm kadın ve erkeklerin uygun fiyatlı ve kaliteli teknik ve mesleki eğitime eşit erişimini sağlamak (Hedefler 4.3 & 4.4)
Sonuç olarak, Bill Gates, yerel çiftçilerin elindeki herhangi bir verinin büyük bir fark yaratabileceğini vurguladı (Bill Gates, 2018) ve teknolojik farkı kapatarak, dünya genelindeki gıda üretim sistemi üzerinde görünür etkiler yaratıyoruz. Gerçekten de, onun alıntısı ışığında, Seeed, insanlığın sürdürülebilir tarım uygulamalarına geçişini desteklemeye devam edecektir; bu, tüm toplum, çevre ve gelecek nesiller için iyidir.