Počet obyvatel Země neustále roste. Ale živit nové hladové krky se chce málokomu. Především ve vyspělém světě se zvyšuje průměrný věk aktivních zemědělců. A to i přesto, že prestiž "soukromých zemědělců" jako povolání je u nás poměrně vysoká.
Není divu, není to zrovna výdělečný obor. V Česku je průměrná mzda v zemědělství o čtvrtinu nižší než v jiných oborech a obecně také roste spíše pomaleji. Zemědělští podnikatelé na tom nejsou o mnoho lépe. Jejich obor se obecně vyznačuje nízkými maržemi (i přesto, že například EU vyplácí přes 40 procent svého rozpočtu na zemědělské dotace), a tak mzdy budou stoupat jen těžko.
V takové chvíli se nabízí jedno osvědčené řešení: kam lidé nechtějí, dostanou se stroje. Tak tomu je po celou dobu "zemědělské revoluce", která proměnlivým tempem probíhala po většinu 20. století. Toto století je ještě o něco dále a povolalo roboty. Vyráží z laboratoří a míří do polí ve všech podobách a tvarech: od traktorů bez řidiče po roje spolupracujících "pavouků". A pestrá je i škála jejich činností od nošení květináčů po boj proti plevelu.
Jezdíme sami!
Trend už je patrný nějakou dobu. Odborníky, kteří připravovali systém globální navigace GPS například svého času podle jejich vlastních vyjádření velmi překvapilo, že jejich systém si v civilním sektoru brzy našel cestu do zemědělské techniky. Ta přesnou navigaci používá pro "autopilotáž" na velkých lánech bez orientačních bodů.
Zemědělství je doménou strojů už teďZaměstnanost v zemědělství klesá celé 20. století. Platí to po celém světě. V rozvojových zemích kleslo za minulé století poměrné zastoupení zemědělců mezi pracujícími ze zhruba 80 procent v roce 1900 na dnešních 40 procent. Ve vyspělých zemích pracovalo v roce 1900 v zemědělství zhruba 40 procent práceschopných, dnes jsou to v průměru zhruba čtyři procenta. V Česku je to něco přes dvě procenta. |
Postup se dnes dovádí k větší dokonalosti. Firma Kinze například ve spolupráci s robotiky z Jaybridge Robotics představila prototyp zcela autonomního secího stroje, tedy traktoru se secím zařízením. Dokáže se vyhýbat překážkám a pokryje zadané území, jak nejlépe je to možné. Třeba v Holandsku se zase po polích pohybuje bez řidiče traktor s novým "chytrým" automatickým pohonným systémem, který dokáže rychlost a dráhu přizpůsobit terénu, takže se zemědělci nemusí bát vypustit ho ani do velmi nepříznivých podmínek.
Obvykle však majitelé budou asi chtít mít podobné stroje pod dohledem. Už jen proto, jak velkou investici představují. Ale nemusí dohlížet jen na jeden, mohou mít na starosti celou skupinu různých spolupracujících strojů.
Krávy na masáži
Roboti nahrazují lidskou ruku i jinak. Už roky se používají různé automatické dojící stroje, které se obvykle zcela obejdou bez dohledu člověka. Vyžadují jistou spolupráci od skotu, ale tu si dokážou zajistit trochou krmení.
Podobné komplikované stroje jsou k vidění i v rostlinné výrobě, především ve sklenících. Namátkou anglická firma CMW nabízí robota pro automatický postřik a španělský Agrobot má zase stroj, který zvládne sběr jahod. V těchto a dalších nezmíněných případech jde o poměrně drahé a komplikované stroje, které se provozují pro jistotu pod dohledem obsluhy.
Ale proč spořit jen napůl? Nejlepší by bylo vyhnout se lidskému dohledu úplně, myslí si řada výzkumníků a firem. Na celém světě tak probíhají projekty na vývoj univerzálnějších robotů, kteří se dokážou sami rozhodovat či si přímo hledat práci.
Například Evropská unie má výzkumný projekt cRops (Clever Robots for Crops, tedy "Chytří roboti pro plodiny"). Začal v říjnu 2012 a podílí se na něm celkem 10 evropských zemí od Nizozemska po Slovinsko. Jeho cílem je vytvořit roboty použitelné především v ovocnářství. Mají být schopni přesného a cíleného postřiku důležitých částí rostliny (např. pouze napadeného listoví), ale také by měli automaticky rozpoznat zralost ovoce a případně ho šetrně rovnou sklidit bez poškození. Projekt pracuje i na systému detekce překážek a orientace robotů na plantáží a polích.
Takzvaný "Autonomní stroj pro kontrolu plevele" z dílny univerzity v holandském Wageningenu.
Většinu cílů se už podařilo v laboratořích splnit. Vyvinutí roboti už předvedli, že "česači" jsou vyhovující a poznají například s dostatečně velkou přesností nezralé ovoce od zralého (zatím mají údajně problémy s orientací, to má být další cíl).
Úspora chemikálií proti plošným postřikům je poměrně výrazná. Na různých plodinách v různých podmínkách (od Izraele po USA) se úspory pohybují v průměru nad 30 procent, v některých případech dokonce nad 90 procent.
Záleží především na "inteligenci" robota. Mohou jen víceméně plošně postříkat danou oblast či naopak velmi přesně určit, na které rostliny nebo jejich části je postřik opravdu zapotřebí (pak je samozřejmě úspora největší). Při rozhodování se údajně zdá být nejslibnější kamera a vizuální analýza třeba podle tvaru (plevele od plodin, listů od plodů atd.).
V režii umělé inteligence by mohla probíhat také boj proti plevelům. Stroje mohou být vybaveny mechanickým ramenem, které by plevel vytrhlo. Jak si dokáže představit každý, kdo někdy plel, to není jednoduchý úkol. Rostliny se liší individuálně (každá si roste jinak) i druhově (některé jednoduše nevytrhnete).
Uvažuje se tedy o možnostech "vyzbrojit" roboty jiným systémem. Firma Blue River Technology například zvažovala, že její vyvíjený robot Lettuce Bot (v překladu "Salátobot", i když tento název se u nás asi neuchytí) by mohl být vybaven tryskou s rozžhaveným rostlinným olejem či vodní párou, které plevel zničí. Nakonec se rozhodla pro elegantnější řešení: robot určený k pletí polí s hlávkovým salátem bude plevel (nebo špatně rostoucí salát) ničit koncentrovanou dávkou hnojiva. Uvidíme, jak to půjde, do prodeje by se měl dostat už letos.
Bez šance není ani možnost vybavit roboty lasery, které plevel spálí. Z konstrukčního hlediska je podle některých odborníků méně obtížná než vytvoření mechanického plecího zařízení.
Vyplatí se jednoduchost?
Některé projekty jsou evidentně připravené do praxe a je otázkou, kdo v tomto směru bude mít výhodu. A tady možná neuškodí trocha pesimismu. Japonské a evropské projekty vypadají sice zajímavě, ale obecně bývají grantové výzkumné projekty při převodu do praxe spíše nepružné.
Představa robota pro sklizeň pomerančů firmy Visions Robotic.
Roli podle některých hraje i komplikovaná evropská politika. "Kdyby se projekt cRops zaměřil na jedno určité ovoce, tak by cesta k praktické aplikaci byla jednoduší," řekla časopisu Forbes Catherine Simonová, šéfka a organizátorka mezinárodní robotické konference Innorobo a vysvětluje: "Ale vývoj zpomaluje nutnost koordinace spolupráce několika zemí, jejich vládních dotací a podpor." Obává se tedy, že v praktické realizaci Evropu předstihnou jiné země, především USA.
Právě ve Spojených státech se totiž najdou firmy, které se drží právě jednoduchého postupu. Na pohled zajímavý je třeba příklad jednoho nováčka z oboru, firmy Harvest Automatition. Začala jako malý start-up, ale podařilo se jí zaujmout investory, a v září loňského roku zahájila dodávky svých prvních strojů.
Květináče, květináče, hýbejte se
Firma zatím nabízí jeden úzce specializovaný produkt, který by mohl sloužit jako platforma k dalším inovacím. Je to malý manipulační robot, který vlastně neumí nic jiného než přepravovat květináče se sazenicemi z jednoho místa na druhé. Zvládne nádoby zhruba v objemu od 3 do 20 litrů. Jde na pohled o triviální dovednost, ale společnosti Harvest Automation se zdá, že v první fázi to stačí.
Tito roboti se používají ve velkých obchodech či pěstitelských školkách, kde je manipulace zapotřebí prakticky neustále. Stroje mají jednoduchý grafický ovládací panel, na kterém obsluha (prý stačí jen zcela základní technické vzdělání) může zadat vzdálenost mezi jednotlivými rostlinami a vzor, ve kterém mají být umístěny. Můžou tak rozmístit novou zásilku nebo rostliny naopak připravit pro vyzvednutí.
Roboti jsou schopní pracovat v malých skupinách, i když míra jejich spolupráce se omezuje hlavně na to, aby si navzájem nepřekáželi. Pohání je elektromotor, napájený ze dvou baterií tak, aby jedna mohla pracovat, zatímco druhá se nabíjí.
Robot firmy Harves Automation při zkouškách.
Jeden stroj stojí celých 30 tisíc dolarů (přes 560 tisíc korun). Jeden z prvních zákazníků novinářům řekl, že i za takovou cenu by se po pouhém roce a půl provozu mohly náklady vrátit. Klienti si cení například toho, že roboty není problém "propustit" (vypnout) třeba v zimním období, kdy je práce málo. Roli hraje i nejistota na pracovním trhu: tvrdý postoj k "ilegálům", kteří udělají většinu manuálně náročné práce v zemědělství, je v USA politická móda.
Pokud firma vydrží rozjezd, má už plán dalšího vývoje. V porovnání s evropskými cíli jsou na pohled skutečně skromné: nejprve by se roboti měli naučit rostliny ještě hnojit a zastřihávat. A až poté by mohly přijít na řadu stroje, které umí také sbírat jednotlivé plody. Firma by začala "něčím, co připomíná květináče", jednoduše proto, že ty jejich roboti už poznávají. A až poté by se mohla věnovat sběru dalších plodů, od jablek k citrusům.
Skupinové myšlení
Právě vidina nástupu malých autonomních jednotek by mohl být nejzajímavější části vývoje posledních let, i když její realizace určitě potrvá nejdéle. Představa je taková, že by mohly některé úkony vykonávat samy, bez přímého příkazu. Jak by to mohlo poměrně jednoduše vypadat, ukazují výzkumníci z firmy Dorhout R&D. Jejich "zemědělští dělníci" jsou navrženi jako malé jednotky, které mohou svou práci koordinovat s celým rojem svých spolupracovníků.
Robot Prospero firmy Dorhout R&D.
Roboti připomínají ze všeho nejvíce malé kraby, kteří se mohou pohybovat libovolným směrem. Jsou samozřejmě vybaveni senzory, které je varují před překážkami, ale především kamerou pod trupem, která kontroluje půdu. Pokud objeví volné místo dostatečně daleko od ostatních semen, vyvrtá v půdě dírku a do ní zasadí další semeno. Na celou výsadbu zároveň dohlíží elektronické oko.
Skupina drobných strojů je vybavena komunikačním systémem inspirovaným společenským hmyzem, jako jsou třeba mravenci. Když mravenec najde zdroj potravy, uvolní feromon, který láká další mravence. Podobným způsobem může robot vyslat infračervený paprsek, který přiláká ostatní roboty, tedy změní původně náhodné pohyby roje na řízený přesun do oblastí, které potřebují největší péči.
V reálu bude situace samozřejmě složitější. Různi roboti budou současně vysílat různé signály a skupina se neobejde bez nějakého algoritmu pro vyhodnocování naléhavosti jednotlivých požadavků. Ale ten může být poměrně jednoduchý, a jednotlivé stroje (stejně jako mravenci) nemusí být vybaveni účinným rozhodovacím mechanismem, aby společně dospěli k efektivnímu řešení. "Nejsou vybaveni dlouhodobou pamětí, mají centralizované velení a řízení. Robotům stačí sledovat pár jednoduchých pravidel, na jejichž základě může vzniknout dost složité chování ," řekl Dorhout před časem časopisu NewScientist.
Právě jednoduchost řešení je klíčová. "Ono není ani tak těžké utrhnout pomeranč, ale je těžké ho utrhnout efektivně," řekl jeden výzkumník v oboru časopisu Economist před třemi lety a tento problém stále trvá. "Ono není těžké utrhnout pomeranč, ale udělat to levně," říká Jak jsme říkali na začátku, zemědělství není zrovna zlatý důl. Zemědělští roboti tak musí být levní, robustní a trvanliví. A takové stroje se neztratí ani jinde.
