Agriculture 4.0 คืออะไร ? มารู้จักเทคโนโลยีเพื่อ การเกษตรแห่งอนาคต กัน

Agriculture 4.0 เทคโนโลยีเพื่อการเกษตรแห่งอนาคต

มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาด และรู้จักใช้สมองในการหาวิธีเอาตัวรอด อัตราการรอดชีวิตที่เพิ่มสูงขึ้น ทำให้จำนวนประชากรของมนุษย์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การเข้าป่าเพื่อล่าสัตว์ และเก็บผักผลไม้ตามธรรมชาติ ไม่ใช่วิธีที่ตอบโจทย์อัตราการบริโภคที่เพิ่มสูงขึ้นได้ทัน จนเริ่มมีแนวคิดที่จะปลูกพืช เลี้ยงสัตว์เอาไว้บริโภคขึ้นมา หรือที่เราเรียกว่า "อะกริคัลเจอร์ (Agriculture) หรือ เกษตรกรรม" ขึ้นมา ซึ่งจากหลักฐานที่พอหลงเหลืออยู่ นักโบราณคดีได้คาดการณ์ว่ามนุษย์เริ่มทำเกษตรกรรมกันมาตั้งแต่ประมาณ 12,000 ปีก่อน

กล่าวได้ว่า เกษตรกรรมมีการพัฒนากระบวนการทำงานมากว่าหมื่นปี และในปัจจุบันนี้ เราได้เข้าสู่ยุคที่เรียกว่า Agriculture 4.0 ในฐานะที่ประเทศไทยเองก็เป็นประเทศที่เศรษฐกิจส่วนใหญ่ก็มาจากเกษตรกรรม ก็เลยอยากทำบทความเกี่ยวกับเรื่องนี้ออกมาสักชิ้น

การแบ่งยุคของเกษตรกรรม (Division of Agricultural Eras)

ก่อนจะไปทำความรู้จักกับ Agriculture 4.0 คิดว่าเราควรจะรู้จักกับเวอร์ชันก่อนหน้ากันสักเล็กน้อย

Agriculture 1.0

หมายถึงเกษตรกรรมแบบดั้งเดิม ที่ยังไม่มีการนำเทคโนโลยีเข้ามาช่วย ส่งผลให้ผลผลิตค่อนข้างต่ำ

Agriculture 2.0

เริ่มขึ้นในช่วงต้นของศตวรรษที่ 20 มีการนำเทคโนโลยี และวิทยาศาสตร์เข้ามาช่วยในการทำการเกษตรแล้ว อย่างการคัดเลือกสายพันธุ์พืช, ใส่ปุ๋ย และมีเครื่องมือที่ช่วยในการเก็บเกี่ยว เกษตรกรส่วนใหญ่ยังใช้วิธีการของ Agriculture 2.0 กันอยู่

Agriculture 3.0

เป็นเกษตรกรรมที่นำเอาเทคโนโลยีที่ทันสมัยเข้ามาช่วยในการพัฒนาฟาร์ม และการทำงาน อย่างเช่น การวัดค่า และส่งข้อมูลไปยังศูนย์ควบคุมเพื่อวิเคราะห์ค่าต่าง ๆ, การนำระบบภาพถ่ายดาวเทียมมาใช้, มีระบบทำงาน และปรับค่าตามความเหมาะสมได้อัตโนมัติ

Agriculture 4.0

เป็นเกษตรกรรมที่ผสมผสานเทคโนโลยีต่าง ๆ ให้สามารถทำงานร่วมกันได้แบบเรียลไทม์ เป็นฟาร์มอัจฉริยะที่มีการนำ การประมวลผลแบบกลุ่มเมฆ (Cloud Computing) เข้ามาใช้ประโยชน์ ฯลฯ กล่าวได้ว่ามันเป็นการนำเทคโนโลยีหุ่นยนต์, ดิจิทัล และ IoT มาใช้อย่างเต็มรูปแบบ

ภาพจาก : https://www.researchgate.net/figure/Timelines-of-agricultural-revolutions-based-on-10_fig1_363936973

เราเข้าใจโดยสังเขปแล้วว่า Agriculture แต่ละเวอร์ชันแตกต่างกันอย่างไร ? ต่อไปเราจะเข้าสู่เนื้อหาหลักของบทความนี้ มาทำความรู้จัก Agriculture 4.0 กัน

Agriculture 4.0 คืออะไร ? (What is Agriculture 4.0 ?)

คำว่า Agriculture 4.0 ถูกใช้เป็นครั้งแรกที่ World Government Summit 2018 การประชุมสุดยอดรัฐบาลโลก ซึ่งเป็นงานประจำปีที่จัดขึ้นที่เมืองดูไบ สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ โดยส่วนหนึ่งของการประชุมในครั้งนี้ได้มีการให้ความสำคัญกับการพัฒนาเกษตรกรรมให้สามารถรองรับอัตราการบริโภคที่สูงขึ้นได้

ภายในรายงานได้มีคาดการณ์ว่า ในปี ค.ศ. 2050 (พ.ศ. 2593) โลกจะมีความต้องการอาหารเพิ่มสูงขึ้นจากปัจจุบันถึง 70% ในขณะที่ ส่วนแบ่งของเกษตรกรรมใน GDP โลกลดเหลือเพียงแค่ 3% หรือ 1 ใน 3 เมื่อเทียบกับทศวรรษก่อน ๆ นอกจากนี้ ยังมีประชากรอีกประมาณ 8 ร้อยล้านคน ที่ยังประสบปัญหาขาดแคลนอาหารต้องทนทุกข์ทรมานจากความหิวโหย หากสถานการณ์ไม่มีความเปลี่ยนแปลง คาดว่า 8% ของประชากรโลก หรือประมาณ 650 ล้านคน ก็จะยังประสบปัญหาดังกล่าวอยู่ในปี ค.ศ. 2030 (พ.ศ. 2573) 

เพราะในความเป็นจริง มีนวัตกรรมทางการเกษตรใหม่ ๆ เกิดขึ้นน้อยมาก ทำให้การเพิ่มผลผลิตเป็นไปได้ยาก ไม่มีอะไรที่บ่งชี้ว่าปัญหาด้านการขาดแคลนอาหารจะหมดไปในทศวรรษต่อ ๆ ไป

เพื่อรับมือกับความท้าทายที่ว่า รัฐบาล, นักลงทุน และบริษัทเทคโนโลยีจึงต้องให้ความร่วมมือกันสร้างเกษตรกรรมยุคใหม่ หรือ Agriculture 4.0 นั่นเอง

Agriculture 4.0 จะไม่พึ่งพาการรดน้ำ, ใส่ปุ๋ย และฉีดพ่นยากฆ่าแมลง เท่ากันทั้งไร่อีกต่อไป แต่เกษตรกรจะใช้ทรัพยากรในปริมาณต่อพื้นที่น้อยที่สุดเท่าที่จำเป็น โดยเป็นปริมาณที่เหมาะสมกับพื้นที่นั้น ๆ และรูปแบบในการทำการเกษตรจะแตกต่างไปจากในปัจจุบันนี้อย่างสิ้นเชิง

โดยเกษตรกรรมในอนาคตจะมีการนำเทคโนโลยีที่ซับซ้อนอย่างหุ่นยนต์, เซนเซอร์ตรวจจับอุณหภูมิ, เซนเซอร์ตรวจจับความชื้น, ภาพถ่ายทางอากาศ, เทคโนโลยี GPS ในการระบุตำแหน่ง ฯลฯ โดยทั้งหมดนี้จะทำให้เกษตรมีข้อมูลทางการเกษตรที่แม่นยำ และหุ่นยนต์ก็จะมาช่วยให้การเก็บเกี่ยวมีประสิทธิภาพ, ความปลอดภัย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

นอกจากนี้ รัฐบาลก็ต้องพยายามเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน ไม่ใช่แค่การควบคุม และร่างกฏระเบียบเหมือนอย่างในปัจจุบันนี้ ด้วยอำนาจที่รัฐบาลมี พวกเขาสามารถทำได้หลายอย่างเช่น

• เพิ่มปริมาณการผลิตอาหารให้พึ่งพาตนเองได้ เพื่อลดการนำเข้าอาหาร
• เพิ่มผลผลิต และพัฒนาเศรษฐกิจให้มีนวัตกรรมมากขึ้น
• ผันตัวเป็นผู้ส่งออก และสนับสนุนการสร้างทรัพย์สินทางปัญญาใหม่ ๆ

เทคโนโลยีการทำฟาร์มอัจฉริยะ (Smart Farming Technology)

ถึงบรรทัดนี้ เราก็น่าจะรู้แล้วว่าการทำ ฟาร์มอัจฉริยะ (Smart Agriculture) เป็นหัวใจหลักของ Agriculture 4.0 แล้ว Smart Agriculture ต้องทำอย่างไร ? เรามาทำความรู้จักกับองค์ประกอบของ Smart Agriculture บางส่วนที่น่าสนใจกัน

Internet of Things (IoT)

สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (International Telecommunication Union - ITU) ได้นิยาม IoT เอาไว้ว่า มันเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยแก้ไขปัญหาการสื่อสารระหว่างมนุษย์ กับอุปกรณ์, อุปกรณ์ กับอุปกรณ์ และมนุษย์ กับมนุษย์ IoT ทำให้อุปกรณ์สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้ผ่านเซนเซอร์ต่าง ๆ เช่น GPS, RFID, กล้องเว็บแคม, บาร์โค้ด (Barcode) ฯลฯ สร้างเป็นเครือข่ายไร้สายระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่สามารถทำงานร่วมกันได้

ในการเกษตรยุคใหม่ มีเซนเซอร์หลายชนิดที่ถูกนำมาใช้ เพื่อวัดค่าต่าง ๆเช่น ความชื้นในดิน, แร่ธาตุในดิน, ค่าความเป็นกรดเบส, ภาพถ่ายทางอากาศ ฯลฯ ด้วยเทคโนโลยี IoT จะทำให้ข้อมูลทั้งหมดนี้ ถูกนำมาใช้ทำงานร่วมกันได้ ทำให้เกษตรกรสามารถวิเคราะห์ และปรับปรุงวิธีการเกษตรให้ดียิ่งขึ้นได้

ภาพจาก : https://ap.fftc.org.tw/article/2457

Precision Agriculture

เป็นเทคนิคที่ช่วยให้เกษตรกรสามารถใช้ทรัพยากรได้อย่างคุ้มค่า และช่วยลดต้นทุนได้ด้วย การเกษตรแบบเดิมเวลาจะรดน้ำ, ใส่ปุ๋ย หรือฉีดยาฆ่าแมลง ก็มักจะทำเท่ากันทั้งแปลงเกษตร แต่ด้วยเซนเซอร์ต่าง ๆ ที่เราได้กล่าวไปแล้วในหัวข้อก่อนหน้า ทำให้เกษตรกรมีข้อมูลที่ละเอียดมากขึ้น รู้ว่าพื้นที่ส่วนไหนควรเติมทรัพยากรเพิ่มเท่าไหร่ บางส่วนอาจเติมน้อย บางส่วนก็เติมมาก ทำให้การใช้ทรัพยากรมีความคุ้มค่ามากขึ้นแ

ภาพจาก : https://www.nifa.usda.gov/grants/programs/precision-geospatial-sensor-technologies-programs/precision-agriculture-crop-production

Precision livestock farming

ปศุสัตว์ ก็เป็นส่วนหนึ่งของการเกษตร ก็ไม่ต่างจากการปลูกพืช การเลี้ยงสัตว์ก็สามารถอาศัยประโยชน์จากเซนเซอร์ต่าง ๆ มาช่วยในการเลี้ยงได้ด้วยเช่นกัน โดยเฉพาะด้านสุขภาพของสัตว์ ที่เทคโนโลยีจะช่วยให้การตรวจจับโรคในสัตว์ได้อย่างรวดเร็ว อย่างการนำ AI มาใช้วิเคราะห์พฤติกรรมของสัตว์ว่าตัวไหนมีอาการซึม ตัวไหนมีแนวโน้มที่จะป่วย และแจ้งเตือนให้เกษตรกรดำเนินการรักษาได้อย่างทันท่วงที

ภาพจาก : https://www.mdpi.com/animals/animals-13-00779/article_deploy/html/images/animals-13-00779-g001.png

Variable rate technology

หนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญของ Precision agriculture คือ Variable Rate Control (VRC) มันเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการควบคุมการใช้งานทรัพยากรต่าง ๆ เช่น น้ำ, ปุ๋ย, ย่าฆ่าแมลง ฯลฯ ให้เป็นไปตามความเหมาะสมตามข้อมูลที่เซนเซอร์ต่าง ๆ ภายในฟาร์มได้รวบรวมมา ซึ่ง VRC เองก็จะประกอบไปด้วยหน่วยย่อยอีกหลายตัว เช่น Variable Rate Fertilizers (VRF), Variable Rate Seeding (VRS), Variable Rate Weed Control (VRW), Variable Rate Irrigation (VRI)

ภาพจาก : https://gktechinc.com/variable-rate-service/

Soil monitoring systems

ความชื้นของดิน และสภาพภูมิอากาศ เป็นสองปัจจัยที่สำคัญมากต่อการทำเกษตรกรรม น้ำเป็นทรัพยากรที่ไม่ควรใช้อย่างสิ้นเปลือง แปลงเกษตรควรได้รับน้ำต่อเมื่อมันต้องการ และได้รับในปริมาณที่พอเหมาะ เพราะพืชส่วนใหญ่หากได้รับน้ำมากเกินไปก็มักจะเกิดโรค หรือเฉาน้ำได้ ซึ่งพวกข้อมูลที่นำมาใช้ประเมิน ก็จะได้รับมาจาก Wireless Sensor Network (WSN) จำนวนมากที่ติดตั้งเอาไว้ภายในระบบฟาร์ม ที่จะเก็บข้อมูลไปแสดงผลยังเครื่องศูนย์กลางที่คอยควบคุมระบบฟาร์มอยู่

ภาพจาก : https://www.researchgate.net/figure/Smart-agricultural-environment-based-on-wireless-sensor-network-WSN_fig1_340488305

Smart irrigation

เรารู้แล้วว่าพืชควรได้รับน้ำในปริมาณที่เหมาะสม หลังจากที่ WSN ได้เก็บรวบรวมข้อมูลมาได้แล้ว การแจกจ่าบยน้ำ ก็จะมีระบบเข้ามารับช่วงต่อ ซึ่งก็มีการพัฒนาระบบรดน้ำอัตโนมัติแบบอัจฉริยะออกมาเพื่อทำงานร่วมกัน มันรู้ว่าควรรดน้ำจุดไหน ?, ปริมาณเท่าไหร่ ?, หยุดทำงานอัตโนมัติหากฝนตกได้ ฯลฯ

ภาพจาก : https://www.okdo.com/it/smart-agriculture-farming-automation-solutions/smart-irrigation-automated-watering-systems/

Early warning system

การแจ้งเตือนภัยธรรมชาติเป็นอีกข้อมูลสำคัญที่เกษตรกรต้องใช้ ยิ่งรู้ข้อมูลล่วงหน้าได้เร็วเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีโเวลาเตรียมแผนรับมือได้นานเท่านั้น ภัยธรรมชาติที่ว่านี้ไม่ใช่แค่เรื่องของดินฟ้าอากาศเท่านั้น แต่รวมไปถึงโรคระบาด หรือศัตรูตามธรรมชาติอีกด้วย อย่างข่าวฝูงตั๊กแตนนับล้านที่โจมตีฟาร์มของเกษตรกร ที่เรามักจะได้ยินเป็นประจำมีมาแทบทุกปี

ภาพจาก : https://www.synergiafoundation.org/insights/analyses-assessments/locust-locomotion-generational-foes

Agriculture drones

เทคโนโลยีโดรน หรือยานบินไร้คนขับ (Unmanned Aerial Vehicles (UAVs)) ที่เริ่มพัฒนาขึ้นมาตั้งแต่สมัยสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง ปัจจุบันนี้มันกลายเป็นของเล่น และกล้องถ่ายภาพทางอากาศที่คนทั่วไปก็สามารถหาซื้อได้มาใช้งานกันได้ และได้มีการประยุกต์ใช้กับงานทางการเกษตรแล้วด้วย

โดรนเพื่อการเกษตรมีประโยชน์หลายอย่าง มันสามารถบินสำรวจพื้นที่ได้อย่างรวดเร็ว, บินฉีดน้ำ และยาฆ่าแมลง เกษตรกรสามารถควบคุมการบินได้อัตโนมัติผ่าน GPS  ซึ่งเป็นระบบที่ราคาค่อนข้างประหยัด แต่ได้ผลดีมาก

Smart greenhoused

การปลูกพืชในเรือนกระจก ได้รับความนิยมในหลายพื้นที่ ที่มีสภาพอากาศแปรปรวน ซึ่งการปลูกพืชเรือนกระจก จะมีอุปกรณ์หลายอย่างที่คอยควบคุมความชื้น และอุณหภูมิภายในตัวเรือนเหมาะสมกับพืชที่ปลูก

เพื่อให้การปลูกพืชในเรือนกระจกสามารถเพิ่มผลผลิตได้มากขึ้น ลดการสูญเสีย ก็จะมีการนำ Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) มาทำงานร่วมกับ IoT เพื่อควบคุมระบบฟาร์มภายในเรือนกระจกให้มีความแม่นยำ และประสิทธิภาพดีขึ้น

ภาพจาก : https://www.slideteam.net/smart-greenhouse-remote-monitoring-system-iot-implementation-for-smart-agriculture-and-farming.html

Vertical farming

การเกษตรเป็นงานที่ต้องใช้พื้นที่จำนวนมาก จึงเริ่มมีการคิดค้นวิธีปลูกพืชที่ประหยัดพื้นที่มากกว่าเดิม หนึ่งในนั้นคือ Vertical farming หรือการปลูกพืชแนวตั้ง ข้อดีของการปลูกพืชแนวตั้ง นอกจากจะประหยัดพื้นที่แล้ว ยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และไม่มีการใช้ยาฆ่าแมลง อย่งาไรก็ตาม มันก็ต้องอาศัยเทคนิค และเทคโนโลยีหลายอย่างเข้ามาช่วย

ภาพจาก : https://medium.com/@amykwilson/vertical-farming-with-hydroponics-33d689f23ea1

ก็จะเห็นได้ว่าเกษตรกรรมในอนาคตนั้นมีการพึ่งพาเทคโนโลยีเข้ามาช่วยในการดูแลแทบทุกภาคส่วน แต่น่าเศร้าที่ประเทศไทยเอง ทั้งที่เป็นประเทศเกษตรกรรมกลับดูจะไม่ค่อยให้ความสนใจในด้านนี้เท่าที่ควร