قدّمت الأقسام السابقة في هذا الفصل اتجاهات الميكنة الزراعية الآلية ودوافعها، وناقشت دور التكنولوجيات الرقمية في تحويل الزراعة من حيث إمكاناتها في تعزيز الزراعة المحكمة وتوسيع سُبل وصول الجميع إلى الآلات الزراعية. ويبحث هذا القسم عن كثب في الحالة الراهنة لتكنولوجيات الأتمتة الرقمية في الزراعة والدوافع الرئيسية وراء الأخذ بها، استنادًا إلى الأدلة المتاحة.
ويمثّل الاستخدام المستمر للتكنولوجيا أفضل مؤشر على فائدة التكنولوجيا لبعض المنتجين الزراعيين والأعمال الزراعية على الأقل.48 وتوفِّر المؤلفات التي تتناول تطور الأتمتة الرقمية في الزراعة أفكارًا تغوص في فوائد الأتمتة وتحدياتها واتجاهات الأخذ بها. وباختصار، كان الأخذ بتكنولوجيا الأتمتة الرقمية في الزراعة مدفوعًا بقوتين رئيسيتين: ارتفاع الطلب على الأغذية في وجه تناقص الموارد الطبيعية؛ والتطورات في قطاعات الاقتصاد الأخرى، التي تدفع الابتكار في قطاع الزراعة.48
ولفهم الاتجاهات في تكنولوجيات الأتمتة الرقمية في الزراعة، يجب جمع المعلومات من مجموعة متنوعة من المصادر، لأن البيانات قليلة (خاصة في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل) وبالإضافة إلى ذلك، لا يجمع أي بلد ولا أي منظمة بيانات بطريقة منهجية عن استخدام تكنولوجيات الأتمتة الرقمية. ولا يُحقق التحليل الفردي سوى قيمة محدودة بسبب خصوصية التكنولوجيا والبلد المعني. ولا تتكون الأنماط إلّا عند النظر في المعلومات ككل. ويعرض الجدول 2 مجموعة مختارة من المعالم الرئيسية في الأتمتة الرقمية في الزراعة، مع الإشارة إلى القوة المحرِّكة الأولى لكل تكنولوجيا. وليس من السهل تحديد تاريخ إدخال كل تكنولوجيا على مستوى المنتجين، ولذلك فإن التواريخ والبلدان والتكنولوجيات الواردة في الجدول لا تدل إلّا على الأنماط العامة للأخذ بالتكنولوجيا؛ والواقع أن التكنولوجيا لا تظهر مكتملة التطور من المختبر أو استوديو التصميم قبل الانتقال إلى المزرعة. وعلى العكس من ذلك، فإن الأخذ بالتكنولوجيا عملية متكررة، وهي تبدأ بالبحث الأساسي لإظهار التطبيق المحتمل، ثم تحويل الأفكار العلمية إلى منتجات تجارية قابلة للاستخدام. واستنادًا إلى الشكل 2، يعرض الشكل 5 أمثلة أخرى على التكنولوجيات التي يغطيها هذا الفصل مرتّبة تبعًا لنظام الإنتاج الزراعي. وهذه الأمثلة لا تعكس صورة التكنولوجيات الواردة في الجدول 2، بل تكملها.
الجدول 2المعالم الرئيسية المختارة في الأتمتة الرقمية في الزراعة
الشكل 5 تكنولوجيات رقمية وروبوتات مختارة مزودة بالذكاء الصناعي بحسب نظام الإنتاج الزراعي
تطورات الأتمتة في قطاع الإنتاج الحيواني
كما هو موضح في الجدول 2، ظهرت بعض تكنولوجيات الأتمتة الرقمية الأولى في قطاع الثروة الحيوانية. وأصبحت التربية الدقيقة للماشية ممكنة من خلال ربط أجهزة استشعار بالحيوانات أو بمعدات الحظائر لتشغيل التحكّم المناخي ورصد حالة صحة الحيوانات وتحركاتها واحتياجاتها، بما في ذلك ما يتعلق منها باستيلادها.67 واستُحدثت عدة تكنولوجيات للتربية الدقيقة للماشية، وهي تُيسِّر إدارة الحيوانات الفردية على أساس بطاقات التعرّف على الهوية إلكترونيًا، الأكثر شيوعًا في روبوتات الحلب، ما يتيح حلب الأبقار من دون تدخّل مباشر من الإنسان. وتستخدم آلة الحلب التقليدية تكنولوجيا التفريغ ولكنها لا تزال تتطلب مشغلًا بشريًا لتوصيلها بالحيوان ولإزالتها منه. ومن ناحية أخرى، يُستخدم التعرّف على الهوية إلكترونيًا لأتمتة العملية من خلال السماح لروبوت الحلب بالوصول إلى قاعدة بيانات لإحداثيات ضُروع أبقار محددة.68 ويفتح هذا النظام المؤتمت بالكامل والمتكيِّف مع الإنتاج الحيواني آفاقًا كبيرة من حيث توفير الكلفة وزيادة الإنتاجية.69 ومع ذلك، تتباين الأدلة على الفوائد المالية لروبوتات الحلب: فقد أشارت بعض الدراسات إلى أثر إيجابي،72،71،70 بينما خلصت دراسات أخرى إلى أنها لا تحقق أي مكاسب مالية مقارنة بنُظم آلات الحلب التقليدية.71 ولذلك، يبدو أن الأخذ بهذه التكنولوجيا مدفوع ليس فقط باعتبارات مالية، بل وكذلك باعتبارات اجتماعية، مثل زيادة المرونة في الجداول الزمنية للعمل والنوعية الأفضل للحياة – وهي عوامل مهمة بصفة خاصة للمزارع الصغيرة والمتوسطة الحجم. غير أنه منذ عهد أقرب، انضمت مزارع الألبان الأكبر حجمًا (التي تضم أكثر من 000 1 رأس من الأبقار) إلى المزارع المتوسطة الحجم في الأخذ بنُظم الحلب الروبوتية بسبب نقص العمالة. ولذلك، يمكن أن يستند قرار استخدام الحلب الآلي إلى اعتبارات مختلفة تمامًا في مزارع الألبان الأكبر حجمًا.48 ويعرض الإطار 5 أمثلة على الأتمتة الرقمية للإنتاج الحيواني في أفريقيا وأوروبا وأمريكا اللاتينية ومنطقة البحر الكاريبي.
الإطار 5الأتمتة الرقمية للإنتاج الحيواني: أمثلة من أمريكا اللاتينية وأفريقيا وأوروبا
نشأت شركة Cattler في الأرجنتين في عام 2019، ولكنها وسّعت أعمالها منذ ذلك الحين ووصلت إلى بلدان أخرى، بما فيها باراغواي وأورغواي ثم منذ عهد أقرب البرازيل والولايات المتحدة الأمريكية. وتُقدّم الشركة نظامًا مؤتمتًا لإدارة مزارع الأبقار بالاستناد إلى المعلومات الساتلية، وتوفِّر تعقيبات وأفكارًا لتحسين إدارتها. وتستهدف الشركة المزارع المتوسطة الحجم بدلًا من المزارع الأكبر حجمًا. ووفقًا للشركة فإن الدافع الرئيسي الكامن وراء الأخذ بالأتمتة الرقمية هو الحاجة إلى تبسيط العمليات وتحقيق عائد على الاستثمار.
وفي بوركينا فاسو ومالي، وقريبًا في النيجر، وبدعم من منظمة التنمية الهولندية، توفِّر شركة GARBAL معلومات تحذيرية عن الإنتاج الحيواني وإنتاج المحاصيل بما يناسب إلى حدّ كبير كل سياق على حدة، وكذلك معلومات عن أسواق الأعلاف والألبان والحبوب. وساعدت الحلول الرقمية التي تُركز بشكل خاص على النساء والشباب، صغار المنتجين والرعاة المتضررين من تغيُّر المناخ في منطقة الساحل على اتخاذ القرارات المتعلقة بأراضي المراعي، وهجرة القطعان، والطقس، ومختلف ممارسات الزراعة. وتعتمد الحلول على الصور الساتلية، والرسائل النصية القصيرة عبر الهاتف المحمول، وبيانات الخدمة التكميلية غير المهيكلة، ومركز اتصالات يعمل فيه مشغّلون محليون يتكلمون اللغات المحلية. ويجعل استخدام الهواتف المحمولة هذا الحل سهل المنال إلى حد كبير. وكان الدافع وراء ذلك، في جملة أمور، الشراكات بين القطاعين العام والخاص، والإعانات، والعمل مع منظمات المزارعين والرعاة المحلية، وسدّ الفجوة بين المعارف التقليدية والعلمية. وتمثلت التحديات الرئيسية في الحاجة إلى حلول خاصة بكل سياق إلى حد كبير، والحالة الأمنية في بعض البلدان، والمتطلبات الكبيرة في مجال بناء القدرات، ومشاكل التوصيل الإلكتروني واستقبال الشبكات، ومسائل جودة البيانات.
وتُقدّم شركة Lely، وهي شركة عائلية في هولندا، الروبوتات بالإضافة إلى حلول برمجيات الإدارة لمزارع إنتاج الألبان، مستهدفة المنتجين على المستويين المتوسط والكبير، الذين لديهم أكثر من 100 بقرة، ولكنها لا تستهدف حتى الآن المزارع الكبرى. والتكنولوجيات الرئيسية التي تستخدمها الشركة هي روبوتات الحلب الثابتة، وتليها روبوتات التسميد وروبوتات التغذية. وتُحسِّن حصّادات العشب الروبوتية إنتاج العشب، بينما تُركز المنتجات المقبلة على الحد من الانبعاثات. ويُستكمل ذلك ببرمجيات لإدارة جميع عمليات المزارع، بما في ذلك المعلومات المتعلقة برعاية الحيوان. ويمكن للتكنولوجيا المقترحة أن تُعالج مسائل محدودية توافر اليد العاملة، ولوائح تنظيم الانبعاثات، ورعاية الحيوان. وتتمثل الدوافع الرئيسية الكامنة وراء الأخذ بهذه التكنولوجيا في كفاءة استخدام الطاقة، والحد من استخدام المواد الكيميائية، ونقص اليد العاملة.
المصدر: Ceccarelli وآخرون، 2022. 2
واتسعت المبيعات العالمية من نُظم الحلب المؤتمتة من 1.2 مليار دولار أمريكي في عام 2016 إلى 1.6 مليارات دولار أمريكي في عام 2019، ما يشير إلى تزايد الطلب، وإن كان متركزًا في البلدان المرتفعة الدخل، وكانت بلدان مثل ألمانيا وهولندا والمملكة المتحدة في طليعة البلدان التي أخذت بهذه النُظم.74،73 والواقع أنه بينما لا تتوافر إحصاءات عن الأخذ بهذه النُظم في مختلف الأقاليم والبلدان، تُشير الأدلة إلى أن الأخذ بها ينحصر في البلدان المرتفعة الدخل، ومعظمها في شمال أوروبا.75 ومما يدفع الطلب نقص اليد العاملة الريفية بالاقتران مع تحوّل بين الأجيال. ويُظهر الجدول 2 أن أول نظام تجاري مؤتمت للحلب استُخدم في هولندا في عام 1992؛ وانتشر منذ ذلك الحين إلى بلدان أخرى.69 ويُشير عدم وجود بيانات عن البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل إلى أن التكنولوجيا تكاد تكون غائبة هناك.76،48
وبالإضافة إلى آلات الحلب، هناك أيضًا تكنولوجيات للتغذية المؤتمتة بمقادير متباينة من المركزات للأبقار استنادًا إلى إنتاجها من الحليب.77 وينطبق الأمر نفسه على الدواجن التي تستند نُظم تغذيتها إلى وزن الطيور وأعداد البيض، ويستند التحكم المحوسب في التهوية إلى درجة الحرارة والرطوبة.78 ولكنّ البيانات والأدلة المتعلقة باتجاهات ودوافع الأخذ بهذه التكنولوجيات أكثر ندرة.
تطورات الأتمتة في قطاع إنتاج المحاصيل
تنطوي أتمتة إنتاج المحاصيل على استخدام كثير من تكنولوجيات الزراعة الدقيقة، وهي تكنولوجيا المعدل المتغيِّر، والنظام العالمي لسواتل الملاحة، والروبوتات، والطائرات المسيَّرة، والذكاء الاصطناعي. وتتطلب هذه التكنولوجيات جمع بيانات مكانية استنادًا إلى نظام للمعلومات الجغرافية، باستخدام معلومات مستمدة من نماذج محاكاة المحاصيل لتحديد كمية المدخلات اللازمة لتحقيق أقصى قدر من الغلة والربح.67 وتستند هذه التطبيقات إلى أجهزة الاستشعار، بما في ذلك الاستشعار عن قرب (على سبيل المثال، قياس النيتروجين في التربة) والاستشعار عن بُعد (على سبيل المثال، التصوير الساتلي). وتبعًا لإمكانية الاتصال الإلكتروني، يمكن للمشغلين تبادل هذه البيانات مع أصحاب المصلحة من خلال الهواتف الذكية والتطبيقات السهلة الاستخدام التي تعرض البيانات بطريقة بسيطة.35
ويتفاوت الأخذ بالأتمتة تبعًا للسلعة الزراعية والكلفة الرأسمالية ومعدل الأجور وغير ذلك من العوامل الاقتصادية. وعلى أي حال، فإن الأخذ بالأتمتة من جانب صغار المنتجين الزراعيين يكاد لا يُذكر؛ ويرجع السبب وراء ذلك إلى عدم وجود أي بحوث تقريبًا بشأن تكييفها مع الزراعة صغيرة النطاق، وليس من السهل نقل التكنولوجيا من العمليات المميكنة إلى العمليات غير المميكنة.
وأكثر ما يُستخدم على نطاق واسع في إنتاج المحاصيل هو الأجهزة العالمية لسواتل الملاحة وتكنولوجيات المعدل المتغيِّر المتوافقة مع الآلات المزوَّدة بمحركات، للتمكين من التوجيه الآلي واستخدام المدخلات أثناء الحركة. ومن الدوافع الرئيسية للأخذ بالتكنولوجيات القائمة على الأجهزة العالمية لسواتل الملاحة قدرتها أثناء استخدام المدخلات (على سبيل المثال، الأسمدة) للقضاء على التخطي العرضي والتداخل بين النباتات، وهو ما يتجسد في شكل وفورات في المدخلات. وتشمل الدوافع الأخرى تقليل إجهاد المشغّلين، وقدرة أفراد الأسرة على العمل لساعات أطول، والمرونة في تأجير السائقين (لأنهم لا يحتاجون إلى مهارات عالية أو خبرة كبيرة)، والفوائد البيئية (نظرًا إلى وجود عدد أقل من التطبيقات المتداخلة)، بالإضافة إلى المزايا الأخرى التي يصعب تحديدها كميًا والمرتبطة أكثر بالآثار الجانبية للأخذ بالتكنولوجيا. وساعدت أيضًا فوائد التوجيه باستخدام الأجهزة العالمية لسواتل الملاحة التي يمكن أن تكون ملموسة بصورة سريعة (على سبيل المثال، يمكن أن تكون وفورات المدخلات الناشئة عن الحد من التداخل شبه فورية) وملحوظة للمُزارع وجيرانه (على سبيل المثال، شرائط الأعشاب الضارة التي تنشأ عن حالات تخطي مبيدات الأعشاب تكون مستهجنة داخل المجتمع الزراعي) على الأخذ بالتكنولوجيا.48
وتحدّ تكنولوجيات العائد المتغيِّر من استخدام المدخلات وتحقق المستوى الأمثل لغلات المحاصيل، ما يعود بفوائد بيئية، وخاصة إذا كانت تُقلل من الاستخدام المفرط. وهناك أدلة متباينة بشأن زيادة الربحية الناشئة عن السمّادات التي تستخدم تكنولوجيا العائد المتغيِّر،80،79 ويُفسر ذلك تواضع معدلات الأخذ بسمّادات تكنولوجيا العائد المتغيِّر القائمة على الخرائط في جميع أنحاء العالم – ثم غالبًا الحالات التي يكون فيها مستوى الربحية متسقًا (على سبيل المثال، معالجة الشمندر السكري بالنيتروجين).
وفي فئة الأتمتة الأكثر تقدمًا، دخلت روبوتات المحاصيل الذاتية التشغيل طور الاستخدام التجاري في الآونة الأخيرة فقط. وتظهر في الغالب في البلدان المرتفعة الدخل (مثل فرنسا) لإزالة الأعشاب الضارة من الخضار العضوي والشمندر السكري.81 وتزامن مشروع Hands Free Hectare – وهو مشروع أنشئ في المملكة المتحدة في عام 2016 لتطوير وعرض الأتمتة الزراعية – مع أول تجربة إيضاحية عامة لآلات المحاصيل الذاتية التشغيل التي تُشارك في إنتاج محصول تجاري وحصاده.64 ومنذ ذلك الحين، أعلن المصنعون عن إنتاج آلات ذاتية التشغيل (انظر الجدول 2)، ويعكف حاليًا أكثر من 40 شركة ناشئة على تطوير تلك الآلات. وترتبط الروبوتات الذاتية التشغيل المستخدمة في إنتاج المحاصيل بوفورات اليد العاملة، وتحسين توقيت العمليات، وزيادة دقة استخدام المدخلات، والحد من تراص التربة، وخاصة أسراب الروبوتات الأصغر حجمًا. وتبيّن من استعراض شمل 18 حالة أن روبوتات المحاصيل الذاتية التشغيل المستخدمة في الحصاد والبذر وإزالة الأعشاب الضارة كانت مجدية اقتصاديًا في ظروف معيّنة.82
وفي بعض البلدان، تتطلب آلات المحاصيل الذاتية التشغيل إشرافًا من الإنسان داخل الموقع في جميع الأوقات، وفي هذه الحالة، قد يكون من الأفضل للمُزارع استخدام المعدات التقليدية.83 ووجدت دراسة واحدة أن الإشراف عن بُعد (على سبيل المثال، من مكتب المزرعة) هو الأمثل فقط إذا كانت العملية الذاتية التشغيل خالية نسبيًا من المتاعب.84 وأكدت الدراسة الحاجة إلى قدرة أكبر في مجال الذكاء الاصطناعي لتمكين الآلة الذاتية التشغيل من حل مسائل أكثر من دون تدخل من الإنسان. وبالمثل، يمكن أن تؤدي قيود السرعة المفروضة على آلات المحاصيل الذاتية التشغيل، مثلما في الولايات المتحدة الأمريكية، إلى جعلها غير مجزية.85
وهناك مقترحات لتطوير آلات محاصيل ذاتية التشغيل صغيرة ومنخفضة الكلفة للمزارع الصغيرة والمتوسطة الحجم كجزء من الحل لنقص اليد العاملة الزراعية في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل، ويمكن أن يعود ذلك بفوائد، وخاصة على الشباب الريفيين.89،88،87،86 ومما يؤسف عدم إجراء تحليلات جدوى في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل. ومع ذلك تُشير المؤلفات المتاحة إلى أن الأخذ بالروبوتات الذاتية التشغيل في هذه البلدان ينطوي على الفوائد المحتملة التالية: (1) تقليل المتطلبات من اليد العاملة البشرية في حالات ندرة العمالة؛ (2) وخفض الكلفة وتقليل وفورات الحجم، وضمان إمكانية وصول التكنولوجيات إلى المزارع الصغيرة التي تستخدم الميكنة التقليدية؛ (3) والقدرة على استخدام التكنولوجيات في الحقول ذات الأشكال غير المنتظمة بطريقة فعالة من حيث الكلفة، وتجنب إعادة تشكيل المناظر الطبيعية الريفية إلى حقول مستطيلة كبيرة (حيث الميكنة التقليدية أكثر كفاءة)، وهي عملية تؤدي إلى حدوث اختلالات في المجتمعات المحلية.
وتُستخدم الطائرات المسيَّرة لجمع المعلومات ولأتمتة المعالجة بالمدخلات، على غرار تكنولوجيات العائد المتغيِّر القائمة على الخرائط. غير أن استخدامها مرهون في كثير من الأحيان بضوابط صارمة بسبب المخاوف بشأن الاستخدام المفرط للمدخلات وانجراف مبيدات الآفات وأخطار الطيران.91،90 وعلى سبيل المثال، لا يُسمح باستخدام الطائرات المسيَّرة في المملكة المتحدة إلّا للمعالجة بمبيدات الأعشاب في المواقع التي يتعذر الوصول إليها في ظروف مقيَّدة. وفي المقابل، تسمح سويسرا باستخدام الطائرات المسيَّرة في المعالجة بالمدخلات، ما قد يُشجع الدول الأوروبية الأخرى على أن تحذو حذوها.92،83 وقدّم حوالي 14 في المائة من تجار التجزئة الزراعيين في الولايات المتحدة الأمريكية خدمات المعالجة بالمدخلات باستخدام الطائرات المسيَّرة في عام 2021، ومن المتوقع أن يزداد هذا العدد إلى 29 في المائة بحلول عام 2024. 92 ويشيع أيضًا استخدام الطائرات المسيَّرة في المعالجة بالمدخلات في بعض البلدان المتوسطة الدخل، مثل البرازيل والصين.93
بعض التطورات الأقل شيوعًا في مجال الأتمتة: تربية الأحياء المائية والغابات وإنتاج المحاصيل في بيئة يتم التحكم فيها
تزداد الأتمتة الرقمية في قطاع تربية الأحياء المائية استجابة لندرة اليد العاملة وارتفاع الأجور. وتُستخدم على نطاق واسع ابتكارات أتمتة التغذية والرصد رغم ارتفاع كلفة الاستثمارات، لأنها تقلل إلى أدنى حد من اليد العاملة وغيرها من كلفة الإنتاج المتغيِّرة وتُخفض متطلبات العمالة لتقتصر على عدد من المشغلين ذوي المهارة العالية.94 ويعرض الإطار 6 الابتكارات الحديثة في مجال تربية الأحياء المائية في الهند والمكسيك.
الإطار 6التكنولوجيات الجديدة في مجال تربية الأحياء المائية: أمثلة من الهند والمكسيك
أثبتت تربية الأحياء المائية بالفعل دورها الحاسم في الأمن الغذائي العالمي والتغذية، وتُشكل أحد أكبر مصادر البروتينات الحيوانية في العالم، ويزداد إنتاجها بنسبة 7.5 في المائة سنويًا منذ عام 1970.95 وبالنظر إلى قدرة تربية الأحياء المائية على تحقيق مزيد من النمو، وبالنظر أيضًا إلى ضخامة التحديات البيئية التي يواجهها القطاع أثناء تكثيف الإنتاج، من الضروري وضع استراتيجيات جديدة للتطوير المستدام لتربية الأحياء المائية. وتحتاج هذه الاستراتيجيات إلى تسخير التطورات التقنية في مجالات مثل الأعلاف، والانتقاء الجيني، والأمن البيولوجي، ومكافحة الأمراض، والابتكار الرقمي. وهذا بدوره يمكن أن يعزز الدقة، ويُحسِّن اتخاذ القرارات، ويُيسّر الرصد المستقل والمستمر للأسماك، ويُقلل من الاعتماد على العمل اليدوي، ويمكن بالتالي أن يُحسّن سلامة الموظفين وصحة الأسماك ورعايتها، ويمكن أن يزيد في الوقت نفسه أيضًا الإنتاجية والغلة والاستدامة البيئية.96
ومن الأمثلة على ذلك شركة Aquaconnect في الهند. ومع أن الهند واحدة من أكبر منتجي تربية الأحياء المائية في العالم، حيث بلغ حصاد مصيدها 7 ملايين طن في عام 2018، 95 تفتقر الصناعة إلى الشفافية وتتميَّز بعدم كفاءة سلاسل القيمة. وتستخدم شركة Aquaconnect تقنيات الذكاء الاصطناعي وتكنولوجيات الاستشعار الساتلي لمراقبة أداء مزارع تربية الأحياء المائية وتزويد مستزرعي الإربيان والأسماك (ومعظمهم من صغار أو متوسطي المستزرعين) بالمشورة لزيادة الإنتاجية. ويقترن هذا الحل بمنصة متعددة القنوات تبيع مدخلات المزارع بأسعار ميسورة الكلفة. وهي تسدّ أيضًا الفجوة بين المزارعين والمؤسسات المالية وتُحسّن الروابط مع الأسواق. وتُساعد هذه الحلول حاليًا أكثر من 000 60 من مستزرعي الأسماك والإربيان في جميع أنحاء الهند لزيادة الإنتاجية وتعزيز الروابط مع الأسواق وتحسين الوصول إلى خدمات الائتمان والتأمين الرسمية.1 وبالتوازي مع ذلك، خصّصت حكومة الهند نحو 3 مليارات دولار أمريكي لتحديث الزراعة، بما في ذلك سلاسل قيمة تربية الأحياء المائية ومصايد الأسماك، وأعربت عن اهتمامها بدعم المبادرات (على سبيل المثال، الشركات الناشئة) التي تُنفذ التكنولوجيات وتُعزز الابتكار.
ومن المشاريع الطموحة الأخرى التي تُبشّر بإحداث تحوّل في قطاع تربية الأحياء المائية مشروع Shrimpbox، وهو أول مزرعة روبوتية للإربيان في العالم تم تطويرها في Oaxaca بالمكسيك (انظر دراسة حالة شركة Atarraya في الملحق 1). وتوفِّر التكنولوجيا نُظمًا مؤتمتة يمكن رصدها عن بُعد باستخدام برمجيات قادرة على التعلّم واتخاذ القرارات. وتُشكل النُظم جزءًا لا يتجزأ من المكافحة البيولوجية القائمة على الأساليب الميكروبية للحد من تراكم النترات، والوقاية من الأمراض، وتوفير المياه في إنتاج الإربيان، ما يؤدي إلى تحقيق تخفيضات كبيرة في استهلاك المياه، ومتطلبات اليد العاملة، ومخاطر الأمراض، والخسائر.2 ووفقًا لمستنبطي هذه التكنولوجيا، يمكن للمزرعة الروبوتية إنتاج ما تنتجه مزرعة تقليدية تبلغ مساحتها 100 هكتار في مساحة تبلغ 0.5 هكتارات مستخدمة فقط 5 في المائة من المياه، مع بقائها خالية من المضادات الحيوية.97 ويمكن لشركة Shrimpbox استزراع الإربيان في المناخات الأكثر برودة ومن دون الوصول إلى المحيطات. ويعني ذلك بدوره أنه يمكن توصيل الإربيان الطازج العالي الجودة إلى الأقاليم التي تعتمد اليوم على واردات المنتجات المجمَّدة.
وتُمثّل شركة Aquaconnect وشركة Shrimpbox مجرد مثالين على التكنولوجيات الجديدة التي تهدف إلى جعل عملية تربية الأحياء المائية أكثر استدامة وشمولًا وكفاءة. ولكن ينبغي إعطاء الأولوية لزيادة تطوير تربية الأحياء المائية في أفريقيا وفي سائر الأقاليم التي لا يزال فيها التطور التكنولوجي متخلفًا، وتزداد فيها حدة انعدام الأمن الغذائي وسوء التغذية.
وفي قطاع الغابات، ترتفع بالفعل معدلات الأتمتة في كثير من عمليات الحصاد، حيث تُستخدم آلات مزوّدة بمحركات يتم تطويرها تدريجيًا بأدوات رقمية. ومنذ عهد أقرب، تُمهِّد تكنولوجيات الأجهزة المحمولة، بالاقتران مع تقنيات الواقع الافتراضي والاستشعار عن بُعد، الطريق أمام الآلات المؤتمتة المتقدمة في قطاع الغابات. وتُشكل آلات حصاد الأشجار وحملها – وهي آلات متقدمة تستخدم في قطع الأخشاب ونقلها – حاليًا هدفًا رئيسيًا لجهود الأتمتة.98 ويزداد انتشار التكنولوجيات الرقمية الجديدة. وكشف استعراض أُجري مؤخرًا عن تركيز قوي على الابتكارات القائمة على الاستشعار عن بُعد في رصد الغابات وتخطيطها وإدارتها، حيث تؤدي تقنيات تعلّم الآلة أيضًا دورًا مهمًا في جمع البيانات ومعالجتها وتحليلها. ومن المرجّح أن يطرح استمرار الأخذ بالأدوات الرقمية أسئلة جديدة حول النُظم الإيكولوجية للغابات بوصفها مناظر طبيعية اجتماعية وإيكولوجية وتكنولوجية. وينبغي للبحوث المقبلة أن تبحث على نحو أوثق كيفية توقّع الباحثين والمديرين وأصحاب المصلحة في مجال الغابات عدم اليقين البيئي والتكنولوجي في النظام الإيكولوجي للغابات والتكيُّف معه.99 ويُلخص الإطار 7 تطور قطاع الغابات من حيث الميكنة وإمكانات الأتمتة الرقمية.
الإطار 7تطور قطاع الغابات: الميكنة والأتمتة الرقمية
كان العمل في قطاع الغابات على مرّ التاريخ محفوفًا بمشقة مادية وأخطار محتملة، وخاصة في مرحلة حصاد الأخشاب. وتتطلب النُظم ذات المدخلات التكنولوجية المنخفضة طاقمًا خاصًا لقطع الأشجار يتألف من حطّاب ومعاون حطّاب، مع مجموعة إضافية من العمال لتقليم الفروع. وحالما تُقلّم الفروع، يقوم فريق متخصص آخر مؤلف من واضع علامات، وعامل تقطيع وما يتراوح بين اثنين وثلاثة من عمال الجرّ، بقطع جذوع الأشجار.100 ونظرًا لمتطلبات العمل الصعبة والخطر الذي يتعرّض له العمال، أصبحت الأساليب اليدوية لقطع الأشجار أقل شيوعًا الآن.
وفي خمسينات القرن الماضي، بدأت عملية للارتقاء بقطاع قطع الأخشاب للتحوّل من الاعتماد بشكل أساسي على العمل اليدوي إلى الميكنة والأتمتة الجزئية. ويمكن تقسيم حصاد الغابات إلى أربع مراحل مميَّزة: القطل، والاستخلاص من الغابة، والفرز والتحميل في موقع الإنزال، والنقل إلى السوق. وتستطيع حاليًا آلات الحصاد إجراء عمليات متعددة (القطل والاستخلاص والتقطيع العرضي والفرز). وأدّت هذه الآلات إلى زيادة كبيرة في الكفاءة وتحسين ظروف العمل. وتشمل مزايا الميكنة والأتمتة الرقمية سلامة مشغّلي الحصّادات وراحتهم. وفي هذه العملية، ازدادت إنتاجية اليد العاملة بصورة كبيرة. وفي السويد، ازدادت إنتاجية كل عامل بمقدار ستة أضعاف في الفترة من عام 1960 إلى عام 2010 (انظر الشكل).
الشكل حجم الأخشاب القائم لكل يوم عمل في قطاع الحراجة السويدي، المتوسط المتحرّك لثلاث سنوات
حتى في نُظم قطع الأشجار الأكثر اعتمادًا على الميكنة، تُمثّل اليد العاملة في العادة ما يتراوح بين 30 و40 في المائة تقريبًا من كلفة التشغيل في البلدان الأوروبية.102 وتتميَّز بيئة العمل بأنها مرهقة لأن المشغّلين يحتاجون إلى اتخاذ العديد من القرارات بسرعة، والمناورة بالآلات المعقَّدة وتحديد الاختلافات في جودة الأخشاب، ما يحد بالتالي من عدد الساعات التي يمكنهم العمل فيها. ولذلك فإن إحدى طرق زيادة الإنتاجية تتمثل في رفع مستوى الأتمتة. ويعتمد الأخذ بالمعدات الذاتية التشغيل على الإنتاجية والكلفة التشغيلية. ومع أن الآلة الذاتية التشغيل أبطأ بصفة عامة من المعدات التي يتعامل معها المشغِّل، لا يزال من الممكن أن تحقق فعالية أكبر من حيث الكلفة؛ ويمكن أن تسمح الآلات شبه الآلية للمشغِّل بتشغيل آلات متعددة في آن واحد.
ويمكن بسهولة تحويل معظم آلات الغابات الحديثة بحيث يمكن التحكم فيها عن بُعد بكلفة منخفضة نسبيًا، وتتاح بالفعل العديد من الخيارات العملية. وكما لوحظ، عادة ما يكون تشغيل الآلة أبطأ – ويكون أبطأ كثيرًا إذا كانت المهمة معقدة – ولن يُستخدم في عمليات الغابات استنادًا فقط إلى تحسين الإنتاجية. ومع ذلك، يمكن النظر في الأخذ بها لأسباب أخرى: حماية سلامة المشغِّل، أو عندما يكون المشغِّل المتفرغ في الموقع عاطل عن العمل.
ولا توجد حاليًا نُظم ذاتية التشغيل تمامًا في مجال حصاد الأخشاب. ومع ذلك، فإن استخلاص السيقان والجذوع ونقلها لاحقًا باستخدام نُظم موجهة بالنظام العالمي لتحديد المواقع حُددت على أنها أول عمليات روبوتية محتملة، ويمكن تحقيقها قريبًا باستثمارات متواضعة في البحث والتطوير. وقد يصبح قطع الأشجار مجديًا من الناحية الاقتصادية على المدى الأطول، ولكن ذلك سيتطلب استثمارات كبيرة في البحث والتطوير.103 وأخيرًا، يُمثّل النقل البري لجذوع الأشجار المحصودة جانبًا من جوانب عمليات الغابات التي تحتاج إلى تحسين الإنتاجية في سلسلة إمدادات الأخشاب. وهناك تطورات سريعة في تكنولوجيا الشاحنات التي تعمل من دون سائق، ما يُقلل من متطلبات العمالة وبالتالي كلفة النقل بالشاحنات الذاتية التشغيل. وفي ما يتعلق بحركة الشاحنات على الطرق العامة الوعرة، بدأ بالفعل استخدام مركبات ذاتية التشغيل في عمليات التعدين، ما يجعل التوسّع في قطاع الغابات إمكانية حقيقية.
ويجري أيضًا تطوير نُظم حصاد جديدة أكثر مراعاة للبيئة. ويمكن لحصّادة المشي أن تتغلّب حاليًا على تحدي الحصاد على طبيعة الغابات الشديدة الانحدار أو الحساسة أو غير المستوية. ويتمثل أحد الأهداف في الحد من الأثر السلبي على تربة الغابات من خلال التلامس المباشر مع الأرض من دون ترك المسار المستمر للحصّادات ذات العجلات أو المجنزرة.103 وفي حين أن هذه النُظم لا تزال بعيدة عن المرحلة التجارية فإن حصادة الغابات المتأرجحة في نيوزيلندا تعمل من دون ملامسة تربة الغابة. وهي تعمل بصورة مستقلة عن ظروف الطبيعة (الانحدار والخشونة وما إلى ذلك) من خلال البقاء فوق الأرض والانتقال من شجرة إلى أخرى باستخدام الأشجار نفسها كدعامة، وبالتالي الحد من اختلال التربة.104
ويمكن أن تكون هذه التطورات المراعية للبيئة ذات قيمة في الغابات التي يمكن أن يتسبب فيها استخدام الميكنة الآلية في عمليات الحصاد في تراص التربة وتآكلها، فضلًا عن فقدان التنوع البيولوجي. وأخيرًا، إذا اعتُبرت الفوائد التي توفرها الغابات أكبر بكثير من إنتاج الأخشاب – فهي تشمل تخزين الكربون والمنتجات الحرجية غير الخشبية، ومنع تآكل التربة، وتنقية المياه، والاستجمام – فمن المهم تقييم الدور الذي يمكن أن تقوم به أيضًا الأتمتة الرقمية التي تستخدم أجهزة الاستشعار في زيادة قيمة هذه الفوائد. ومن الأمثلة المهمة على ذلك رصد إزالة الغابات، وتحديدًا العمليات غير القانونية، باستخدام البيانات الساتلية. وازدادت إلى حد كبير القدرة على رصد إزالة الغابات من حيث دقة البيانات، وهي متاحة حاليًا على المستوى العالمي بدقة تبلغ 5 أمتار على أساس شهري. ومن الأمثلة الملموسة في حوض الأمازون الكشف عن فقدان الغابات بسبب مزارع نخيل الزيت الآخذة في التوسّع إلى مناطق أراضي السكان الأصليين في إكوادور.105 ويمثّل توافر هذه البيانات مجانًا، مع تغطيتها النطاق العالمي، مثالًا رائعًا على الطريقة التي يمكن بها استخدام الحلول الرقمية في تشخيص المشاكل.
ومن المجالات الأخرى التي تنطوي فيها الأتمتة الرقمية على إمكانات، الزراعة في البيئة التي يتم التحكم فيها والتي تشمل الزراعة في الدفيئات والزراعة العمودية. وتُمثّل الدفيئات أكثر الأشكال شيوعًا في مجال الزراعة في البيئة التي يتم التحكم فيها. وهي بطبيعتها قابلة للرصد البيئي ويمكن التحكم فيها والوصول بها إلى المستوى الأمثل. وأدّت الابتكارات في أجهزة الاستشعار والأدوات المنخفضة من حيث الكلفة واستهلاك الطاقة، وأجهزة الاتصالات وعمليات معالجة البيانات وتطبيقات الهواتف المحمولة، إلى جانب التطورات التكنولوجية في التصميم، ونماذج المحاكاة، والهندسة في مجال الزراعة البستانية، إلى تحوّل من الدفيئات التقليدية إلى البيئات الذكية التي يتم التحكم فيها.106 وتُشير الشركات الناشئة المتخصصة في زراعة البيئات التي يتم التحكم فيها، مثل شركة Food Autonomy في هنغاريا وشركة ioCrops في جمهورية كوريا وشركة UrbanaGrow في شيلي، إلى إمكانات حقيقية في هذا المجال.2
وقبل الشروع في تطوير تجاري واسع النطاق، يتعين إجراء تحليل اقتصادي دقيق، نظرًا إلى ارتفاع الكلفة الاستهلالية التي تتطلبها أتمتة الدفيئات الزراعية والزراعة العمودية.106 وعلى غرار جميع التكنولوجيات التي يعرضها هذا الفصل، فإن كلفة زيادة الأتمتة مقارنة بزيادة الربحية تُمثّل عنصرًا رئيسيًا وينبغي مراعاتها في الدراسات المقبلة لتبرير زيادة مستويات الأتمتة.
