– Hvis man kaster dritt inn i en maskin, kommer det jo ikke en blomst ut, mener seniorforsker Rasmus Nyholm Jørgensen fra Aarhus Universitet. Hvis kunstig intelligens skal flytte landbruket i en mer bærekraftig retning, krever det en stor mengde treningsdata og betydelige investeringer i forskning og teknologi.
– Hvis man kaster dritt inn i en maskin, kommer det jo ikke en blomst ut, mener seniorforsker Rasmus Nyholm Jørgensen fra Aarhus Universitet. Hvis kunstig intelligens skal flytte landbruket i en mer bærekraftig retning, krever det en stor mengde treningsdata og betydelige investeringer i forskning og teknologi.

Landbruket må bli grønnere - kan det gjøres med teknologi?

Teknologien kan ikke gjøre jobben alene, men den kan få landbruket et stykke på vei, mener forskere.

Publisert

Hvis vi virkelig skal kutte CO2-utslippene, må matvareproduksjonen bli mer bærekraftig.

Spørsmålet er hvor vi skal finne løsninger?

Forskere diskuterer ulike muligheter i en artikkel i tidsskriftet Nature Foods .

Kunstig intelligens er en dem.

Kan kartlegge hver eneste en kvadratmeter

Betyr det at vi i framtiden vil hilse på roboter på åkeren?

Nei, kunstig intelligens handler mer om å bruke data til å gjøre bruken av for eksempel sprøytemidler mer presis.

Hver eneste kvadratmeter av åkeren kan kartlegges og evalueres.

Professor Svend Christensen, som er instituttleder for Plante- og miljøvitenskap ved Københavns Universitet har forsket på dette i årevis.

Han understreker han at det ikke er nok i seg selv. Men det er likevel helt nødvendig.

– Teknologi kan ikke stå alene, men vi må arbeide mer datadrevet for å gjøre matproduksjonen mer bærekraftig i en verden med stigende befolkning.

Men det er ikke nok med teknologi. Det må foregå i samspill med en rekke andre faktorer, som regulering, endring av tankegang og design av nye markedsinsentiver, skriver forskerne i artikkelen.

Det kommer vi tilbake til senere. Først skal vi se på hvordan teknologien brukes i landbruket.

Pløyer seg gjennom store datamengder

En fordel ved kunstig intelligens er at en datamaskin strukturerer en enorm mengde data, noe som er umulig for den enkelte bonde.

Den bruker data fra GPS-sensorer, kameraer på traktorene og satellittbilder. Et såkalt nevralt nettverk lagrer den store mengden data som er samlet inn.

Med tiden lærer nettverket å gjenkjenne og finne nye sammenhenger – gjennom en teknikk som kalles dyp læring. I dette tilfellet vil det være bilder av ugressarter.

Det kan føre til mindre bruk av plantegifter.

– Det er en teknologi som har fått et gjennombrudd innen de siste to–tre årene. Man har i mange år behandlet jordene helt likt, men her har man et verktøy for å redusere bruken av sprøytemidler. Bonden kan se akkurat hvor det er behov for sprøyting, mener Svend Christensen.

Presisjonslandbruk, som det kalles, kan innebære en halvering av mengden sprøytemidler, utdyper han.

Fra gen til gaffel

Danmark kan bli en teknologisk prøvekanin.

Forutsetningen for å bruke en «big data»-modell er naturligvis store mengder treningsdata.

Og det har man i Danmark. I flere år er det nemlig lagret data om vær, jordsmonn og plantevekst.

Det gir nye muligheter.

– Jeg kaller det «fra gen til gaffel» fordi vi med data og automatisering kan klarlegge hvordan man kan utnytte jord og planter mer effektivt. Dermed kan bonden baserer seg på data fra planteceller, genetikk og molekyler, sier Christensen.

Dessuten kan data gjøre produktene mer gjennomsiktige for forbrukerne. Et eksempel er digital merking av hvert enkelt dyr, slik at reise fra gård til butikk er synlig.

– Data kan i framtiden bli en del av hele produksjonskjeden, og det kan hjelpe forbrukeren med å treffe et opplyst valg, mener Christensen.

Teknologi er bare en del av det

Er vi tilbake ved ideen om at teknologien skal redde jorden?

– Nei, selvfølgelig er ikke teknologien nok i seg selv. Det må være en helhet, noe vi understreker og illustrerer med vår nye studie, slår Christensen fast.

– Men dette er eksempler på hvordan kunstig intelligens og bruk av data kan være med på å gjøre matvareproduksjon mer bærekraftig. Vi har allerede en del data fra Danmark, og det må vi utnytte.

I artikkelen framheves en smultring-formet modell. Modellen er skåret i åtte stykker som alle må med når teknologi integreres i matvareproduksjonen.

Det er ikke nok med teknologi. Bedrifter, lovgivning og politiske tiltak må med.

Teknologien blir bare en bærekraftig suksess hvis hele smultringen blir involvert, skriver forskerne.

– Hvis vi ikke tenker på regulativer, politikk og involvering, får vi ikke fart på utviklingen. Modellen vår som illustrerer det, er det bidraget jeg er mest stolt over.

Ifølge Svend Christensen er det avgjørende at politikerne skaper insentiver til et samspill mellom forskning og praksis.

I artikkelen har forskerne arbeidet med en smultring som er skåret i åtte stykker. Den illustrerer hvor viktig det er å tenke på helheten når teknologi skal implementeres. Ifølge Svend Christensen er det essensielt at alle parametere er med.
I artikkelen har forskerne arbeidet med en smultring som er skåret i åtte stykker. Den illustrerer hvor viktig det er å tenke på helheten når teknologi skal implementeres. Ifølge Svend Christensen er det essensielt at alle parametere er med.

Fortsatt mye å gjøre

Seniorforsker Rasmus Nyholm Jørgensen fra Institut for Ingeniørvidenskab ved Aarhus Universitet, har forsøkt å utnytte kunstig intelligens til billedgjenkjenning av ugressarter i mange år.

Han har ikke vært en del av studien, men er forsiktig optimist.

Han har sett flere prosjekter falle til jorden når teknologien skulle tas i bruk i praksis, men de siste årene har kunstig intelligens rykket fram med raske skritt.

En av de store problemene er at jordene, plantene og lyset hele tiden endrer seg.

– Det har vært en tendens til å tro at man kan få til alt med maskinlæring. Men jeg har opplevd hvordan ting raskt kan endre seg i praksis. For eksempel kan datamaskinen trenes til å gjenkjenne en bestemt ugressart, men når den er dekket av støv og andre plantearter, blir den feilklassifisert, forklarer Jørgensen.

Det er viktig å huske at det er mange planter som støtter avlingen, så de må vi la stå, påpeker han.

Forskeren har vært med på å utvikle en åpen database med billedreferanser av 47 ulike ugressarter under ulike vekstbetingelser.

Som å ha en tenåring i huset

Rasmus Nyholm beskriver det å arbeide med kunstig intelligens som å ha en tenåring. Systemet må hele tiden veiledes, det må utvikles strukturer, og det må modnes over tid.

– Kunstig intelligens åpner for at bonden kan arbeide med et mer nyansert grunnlag, men man skal ikke legge alt over på teknologien, for generalisering og ekstrapolering fortsatt ikke er dens sterke side, sier forskeren.

– Teknologien kan helt sikkert være med på å skyve landbruket i grønnere retning, og gjør det allerede i dag i ulike nisjer. Men det krever en endring av kultur og tankesett, og det må være vilje til å investere.

Viktig å tenke helhet

At teknologien absolutt ikke kan innfri de grønne ambisjonsmålene alene, er Jørgen E. Olesen, instituttleder ved Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet, også enig i.

Han har ikke bidratt til den nye artikkelen i Nature Foods.

– Jeg synes det mest interessante ved studien er at forskerne peker på at det viktigste ikke er i teknologien, men alle de andre faktorene som avgjør om den tas i bruk, sier Olesen.

Ifølge tall fra Energistyrelsen står landbruket for omtrent 22 prosent av drivhusgassene som slippes ut i Danmark.

I tillegg kommer utslipp fra drenering og dyrking av myr, så andelen er nok over 30 prosent, påpeker Olesen.

Og det tallet vil ikke synke med mindre vi tenker på helhetlige løsninger der teknologien er et verktøy i en større kontekst.

– Det er sentralt at teknologien opplyser aktører i produksjonskjedene, og den skal også være med på å automatisere de riktige løsningene. Men en drone løser jo ikke noe i seg selv. Den gir oss data, og hvis ikke det brukes til å implementere noe annet teknologi, så er det bortkastet, mener Olesen.

Biologi respekterer ikke klimaloven

Jørgen E. Olesen anerkjenner at blant annet kunstig intelligens kan være med på å redusere forbruket av plantevernmidler, øke gjennomsiktigheten for forbrukeren og gjøre det lettere for bonden å følge med i plantenes helse.

Men landbrukets klimautfordringer handler om biologi, og biologi respekterer ikke klimalover, forklarer han.

– Det er vanskelig å kutte utslipp i landbruket fordi de er biologisk betinget. Det er mikroorganismer som står for utslippene. De respekterer ikke klimalovgivning. Vi trenger teknologi som er basert på en bedre forståelse for dette.

For eksempel forskning på gunstige bakterier. Det er forskning med fokus på naturlige løsninger.

Derfor blir artikkelen også en anelse teknologifokusert, og forskerne kunne godt ha framhevet samspillet mellom for eksempel teknologi og agroøkologi, mener professoren.

Agroøkologi er påvirkninger mellom planter, dyr, mennesker og miljø innen systemer til produksjon av matvarer.

Investeringer og tilgjengelig data er et must

Men hvordan får vi fart på en datadreven utvikling?

Forskerne er enige om at det krever investeringer, pluss tilgang til relevante data.

– Hvis man kaster dritt inn i en maskin, kommer det jo ikke en blomst ut, sier Rasmus Nyholm Jørgensen.

Han understreker at bedriftene ikke blir siloer som sitter på data, men at universitetene også tas med.

– Det er avgjørende at samfunnet har adgang til data, ikke bare de store bedriftene.

Det samme påpeker Svend Christensen og kollegene hans, og ifølge Jørgen E. Olesen er det sentralt at investeringene også følger med.

– Det er ikke nok at vi bare utvikler teknologien. Det har vi sett før. Det krever at bedriftene er med, og det blir investert i teknologien, men det er fortsatt et godt stykke vei hvis vi skal innfri de grønne ambisjonene.

Etter sommerferien går Folketinget i gang med forhandlingene om hvordan man kan redusere landbrukets CO2-utslipp.

Referanse:

Mario Herrero  mfl: Innovation can accelerate the transition towards a sustainable food system, Nature Foods (2020), doi: 10.1038/s43016-020-0074-1

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.