«Γεωργία Ακριβείας», «Επαυξημένη Γεωργία», «Γεωργία 4.0», «Έξυπνη/Ευφυής Γεωργία». Πολλές και εξιδανικευμένες ονοματοδοσίες για μία Γεωργία του μέλλοντος που εδώ και χρόνια αργεί να έρθει, παραμένοντας -ειδικά στην Ελλάδα- αφτιασίδωτη, αλλά... χιλιοτραγουδισμένη. Δεν κρύβεται πίσω από εξωραϊσμένες και πηχυαίους τίτλους η καινοτομία ή ο εκσυγχρονισμός, αλλά απαντάται στην έρευνα, στη μελέτη και στο πεδίο.
Κι αυτό το τρίπτυχο το κάνουν πολύ καλά οι ερευνητικοί φορείς, στην αναζήτηση συστημάτων γεωχωρικής διαχείρισης της παραλλακτικότητας στη Γεωργία με στόχους αφενός την αύξηση της καλλιεργητικής απόδοσης, τη βελτίωση της ποιότητας των αγροδιατροφικών προϊόντων και τη συρρίκνωση, σε βάθος χρόνου, του κόστους παραγωγής και αφετέρου την εξέλιξη της αειφορικής μηχανικής, την εξοικονόμηση φυσικών πόρων και την επίτευξη δραστικής μείωσης -εάν όχι μηδενισμού- του περιβαλλοντικού αποτυπώματος. Για να συμβούν όλα αυτά, δεν αρκεί να κοιτάμε ένα χωράφι μόνον ως εύφορο χώμα και να το υπολογίζουμε σε στρέμματα, αλλά να το συναισθανόμαστε ως έναν ζωντανό οργανισμό και να το μετράμε σε... pixels!
Με επιστημονική αξιοπιστία, ερευνητική ακρίβεια και μπόλικο μεράκι, σε αυτήν ακριβώς την κατεύθυνση κινείται το Ινστιτούτο Βιο-Οικονομίας και Αγρο-Τεχνολογίας (iBO), ένα από τα πέντε Ινστιτούτα του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), ανταποκρινόμενο στις επιταγές της σύγχρονης ψηφιακής εποχής και στην απαίτηση για φιλοπεριβαλλοντική συνέπεια.
Το τελευταίο πρωτοποριακό πόνημα που έχει αναληφθεί στο iBO, και παρουσιάστηκε στην 28η Agrotica, είναι ένα ολοκληρωμένο, τετραπλό σύστημα παρακολούθησης αγροτικής παραγωγής με τη χαρακτηριστική ονομασία «4Eyes4Farm» («Four Eyes For Farm»). Τέσσερα «μάτια» σε ισάριθμα επίπεδα για ένα υγιές, αποδοτικότερο και πιο «πράσινο» χωράφι, με χρήση ρομποτικών στόλων, επίγειων κι εναέριων, αλλά και δορυφορικών σαρώσεων. Η επιτομή, δηλαδή, της Γεωργίας Ακριβείας.
Το καινοτόμο σύστημα του iBO «σπάει» σε δύο διακριτά υποσυστήματα:
- Το πρώτο υποσύστημα αφορά τον ρομποτικό στόλο του Ινστιτούτου (δύο επίγεια μη επανδρωμένα ρομποτικά οχήματα και δύο εναέρια, επίσης μη επανδρωμένα, οχήματα) τα οποία είναι εξοπλισμένα με αισθητήρες για την αναγνώριση και καταγραφή του περιβάλλοντος δράσης.
- Το δεύτερο υποσύστημα αφορά το λογισμικό που έχει αναπτυχθεί από το ίδιο το Ινστιτούτο και περιλαμβάνει αλγορίθμους μηχανικής μάθησης, κεντρικό πληροφοριακό σύστημα ανάλυσης δεδομένων, καθώς και διεπαφές χρήστη για τον εποπτικό έλεγχο των παραγόμενων δεδομένων.
Πιο αναλυτικά:
Το 1ο επίπεδο αφορά την εγγύς επόπτευση, την επίγεια παρακολούθηση. Ηλεκτροκίνητα, αυτοκινούμενα και αυτόνομα ρομπότ πλοηγούνται στο χωράφι και πραγματοποιούν όλες τις απαραίτητες λειτουργίες: στο πρώτο στάδιο εντάσσεται η στοχευμένη επισκόπηση μέσω υπερφασματικών καμερών ασθενειών και φυτικών χαρακτηριστικών και η αλίευση δεδομένων μέσω εφαρμοσμένων αισθητήρων (θερμόμετρα, υγρασιόμετρα κ.ά.), ενώ στο δεύτερο στάδιο λαμβάνουν χώρα οι ελαφρές καλλιεργητικές εργασίες, δίχως το όργωμα. Ειδικότερα, ένα από αυτά τα ρομποτικά μηχανήματα μπορεί να καταπολεμήσει τον περονόσπορο με χρήση UV-Light (υπεριώδες φως), ακόμη και κατά τις νυχτερινές ώρες, να... ξεχορταριάζει, αλλά και να παρακολουθεί την εξέλιξη της παραγωγής και να εντοπίζει σημάδια αρχόμενων ασθενειών ή έλλειψης απαραίτητων θρεπτικών συστατικών. Κι όλα αυτά χωρίς να υποβαθμίζει το έδαφος. Σύμφωνα με τον διευθυντή του Ινστιτούτου, Διονύση Μπόχτη, στο κοντινό μέλλον τέτοιου είδους ρομπότ θα μπορούν ακόμη και να ενσωματωθούν σε τρακτέρ.
Το 2ο επίπεδο αφορά την ελαφρώς υπέργεια παρακολούθηση. Εδώ έχουμε να κάνουμε με drones που ίπτανται στο ελάχιστο δυνατό υψόμετρο από το χωράφι και την εκάστοτε καλλιέργεια. Το μη επανδρωμένο όχημα, εξοπλισμένο με υπερφασματική κάμερα, ανεβαίνει σε ύψος από 6 έως 30 μέτρα από τα οποία επιτυγχάνεται η υψηλότερη δυνατή ανάλυση σε ό,τι αφορά τα υπέργεια τεχνολογικά μέσα. Έτσι, τα drones σαρώνουν την καλλιέργεια για να αναγνωρίσουν ζιζάνια και ενδεχόμενες προσβολές.
Το 3ο επίπεδο αφορά την παρακολούθηση μέσω drones από μεγαλύτερα υψόμετρα, 50 έως 100 μέτρα. Τα αεροσκάφη αυτά έχουν ως αποστολή τον σχεδιασμό 3D mapping, ενώ ταυτόχρονα δημιουργούν δείκτες. Σε αυτό το επίπεδο, το UAV εκτελεί αυτόνομες πτήσεις για την καταγραφή της κατάστασης του αγροτεμαχίου με χρήση πολυφασματικής κάμερας. Με τα δεδομένα που συλλέγει το drone παράγονται «μωσαϊκά» διαφόρων δεικτών βλάστησης και απομονώνονται, με μεγάλη γεωγραφική ακρίβεια, οι περιοχές που παρουσιάζουν διαφοροποιήσεις.
Το 4ο επίπεδο επί της ουσίας συμπληρώνει το 3ο. Πρόκειται για τηλεπισκόπηση από το... διάστημα, μέσω δορυφόρων που βρίσκονται σε απόσταση 786 χιλιομέτρων από το πεδίο εργασίας, με μέγιστη ανάλυση 10 μέτρων! Είναι η αρχή του προτεινόμενου συστήματος όπου γίνεται αυτόματη συλλογή και ανάλυση δορυφορικών δεδομένων από τον Sentinel-2 της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA). Σε αυτό το επίπεδο αξιοποιούνται δείκτες (π.χ. δείκτες βλάστησης NDVI, SAVI, δείκτης υδατικής κατάστασης της βλάστησης NDWI) που επιτρέπουν την απεικόνιση της ζωτικότητας της βλάστησης και της σχετικής βιομάζας στο εξεταζόμενο αγροτεμάχιο, ελαχιστοποιώντας τις επιπτώσεις από τη φωτεινότητα του εδάφους. Για την αξιοποίηση των δεδομένων, διακριτοποιούνται αυτόματα τα αγροτεμάχια ενδιαφέροντος και εξετάζεται η ανάπτυξη της καλλιέργειας σε επίπεδο χωραφιού. Αν τα παραγόμενα αποτελέσματα παρουσιάζουν διαφοροποιήσεις από τις αναμενόμενες τιμές οι οποίες βασίζονται στο στάδιο ανάπτυξης της καλλιέργειας, τίθεται σε εφαρμογή το δεύτερο επίπεδο του 4Eyes4Farm.
Για να γίνει κατανοητό, ο δείκτης NDVI χρησιμοποιείται στην παρακολούθηση του περιβάλλοντος, της δυναμικής της βλάστησης μέσα στον χρόνο, στην παραγωγή βιομάζας, στην επίδραση της βόσκησης, στην ταξινόμηση της βλάστησης και των τύπων κάλυψης, στην εδαφική υγρασία, αλλά και στη δέσμευση άνθρακα.
Όμως, οι ατμοσφαιρικές συνθήκες, όπως η νεφοκάλυψη ή η ομίχλη, ακόμη και σε λεπτές στρώσεις, μπορούν να επηρεάσουν τον υπολογισμό τέτοιων δεικτών.
Έτσι, το παρόν επίπεδο αλληλοσυμπληρώνεται με το 3ο, δίχως να χάνονται ή να αλλοιώνονται πολύτιμα δεδομένα.
Από τα επίπεδα 1 και 2 αντλούνται δεδομένα μέσω αλγορίθμων Μηχανικής Μάθησης (ML), ένα... new entry υποπεδίο της επιστήμης υπολογιστών, το οποίο αναπτύχθηκε από τη μελέτη της αναγνώρισης προτύπων και της υπολογιστικής θεωρίας μάθησης στην τεχνητή νοημοσύνη. Την ίδια στιγμή, από τα επίπεδα 3 και 4 βαθμονομούνται οι δείκτες. Οι ερευνητές του iBO έχουν να διαχειριστούν τα πολλαπλά αυτά δεδομένα: τα συλλέγουν (Data Fusion), τα αναλύουν και, κατόπιν, προχωρούν στη σύνθεσή τους. Αμέσως μετά τη σύνδεση αυτή, σειρά παίρνει το σύστημα στήριξης αποφάσεων. Αυτό, λοιπόν, είναι το απόσταγμα της πρωτοποριακής πιλοτικής υποδομής που εκπονεί το Ινστιτούτο Βιο-τεχνολογίας και Αγρο-τεχνολογίας του ΕΚΕΤΑ.
«Η δουλειά μας είναι να κάνουμε όλα αυτά τα δεδομένα να "συνομιλήσουν" μεταξύ τους, κάτι που μέχρι σήμερα είναι αδύνατο, ώστε να αναγνωριστούν ασθένειες και ζιζάνια και να προκύψει πρόγνωση απόδοσης της φυτείας. Το Ινστιτούτο Βιο-οικονομίας & Αγρο-τεχνολογίας (iBO) ενεργεί με βασικό στόχο την αύξηση της παραγωγής με μειωμένο κόστος και με βιώσιμες καλλιεργητικές μεθόδους», επισημαίνει στη Voria.gr ο κ. Μπόχτης και, αναφερόμενος στο τι στοχεύει το Ινστιτούτο να κερδίσει στην Agrotica από την παρουσίαση του 4Eyes4Farm, εξηγεί: «Σκοπός της παρουσίασης είναι η προβολή. Προσπαθούμε να ενημερώνουμε ακριβώς τους παραγωγούς για το τι συμβαίνει, πού βρίσκεται σήμερα η τεχνολογία, τι "όπλα" μπορεί να χρησιμοποιήσει. Στόχος μας στο Ινστιτούτο είναι να είμαστε δίπλα στα χωράφια, δίπλα στους αγρότες, εκ του σύνεγγυς».
«Η ουσία είναι αυτά τα κομμάτια που ανακαλύπτουμε με την έρευνα να μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν στο άμεσο μέλλον στο χωράφι, όπως, για παράδειγμα, έγινε στο παρελθόν με την ενσωμάτωση του GPS στους γεωργικούς ελκυστήρες», αναφέρει ο ίδιος, ενώ προσθέτει ότι «με τη χρήση της ρομποτικής στη γεωργία επιτυγχάνεται εξαιρετικά μειωμένο περιβαλλοντικό αποτύπωμα και δραστική μείωση των επιπτώσεων. «Το μόνο βέβαιο είναι αυτό το τετραπλό σύστημα είναι "πράσινο"», λέει.
Οι επισκέπτες της 28ης Agrotica είχαν τη δυνατότητα να ενημερωθούν για το ολοκληρωμένο σύστημα παρακολούθησης αγροτικής παραγωγής τεσσάρων επιπέδων «4Eyes4Farm» στο Περίπτερο 11 της Διεθνούς Έκθεσης Θεσσαλονίκης.
Γενικότερα, οι επισκέπτες στους χώρους φιλοξενίας του Ινστιτούτου είχαν την ευκαιρία να παρακολουθήσουν:
- Επίδειξη σύγχρονης Ψηφιακής Πλατφόρμας παρακολούθησης της αγροτικής παραγωγής (farm management information systems - FMIS). Το σύστημα αντλεί δεδομένα από επίγειους αισθητήρες, αισθητήρες εφαρμοσμένους σε επίγεια (ρομποτικά οχήματα) και εναέρια μέσα (drones) καθώς και από δορυφορικές εικόνες.
- Επίδειξη του ρομποτικού στόλου, επίγειου και εναέριου, που διαθέτει το Ινστιτούτο και των δυνατοτήτων του.
- Ζωντανή επίδειξη οπτικών αισθητήρων ανίχνευσης της κατάστασης των φυτών και ιδιοτήτων του εδάφους με χρήση πολυφασματικών και υπερφασματικών αισθητήρων.
Τέλος, υπήρξε συνεχής προβολή οπτικοακουστικού υλικού (βίντεο με μετρήσεις στο πεδίο και παρουσιάσεις βασικών λειτουργιών των ρομποτικών συστημάτων), καθώς και έντυπο υλικό (ενημερωτικά φυλλάδια με τις δραστηριότητες του Ινστιτούτου, poster ερευνητικών προγραμμάτων και banner).
Το iBO με δυο λόγια
Το Ινστιτούτο Βιο-Οικονομίας και Αγρο-Τεχνολογίας (iBO) είναι ένα από τα πέντε Ινστιτούτα του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ). Κύρια αποστολή του Ινστιτούτου αποτελεί η διεξαγωγή εφαρμοσμένης και τεχνολογικής έρευνας που οδηγεί σε νέα προϊόντα και υπηρεσίες με περιβαλλοντικό, οικονομικό και κοινωνικό αντίκτυπο. Τα κύρια ερευνητικά αντικείμενα του iΒΟ είναι αυτά της Μηχανικής Βιοσυστημάτων, της Αειφορικής Μηχανικής και της Εργονομίας με πεδία εφαρμογής στη Γεωργική παραγωγή, στο Περιβάλλον, στην Ενέργεια και στην Ποιότητα ζωής. Προς αυτήν την κατεύθυνση, το κύριο μέλημα του iBO είναι η προώθηση και ανάπτυξη αειφορικών πρακτικών και τεχνολογιών που αφορούν τις επιστημονικές περιοχές που σχετίζονται με τα ευφυή συστήματα γεωργίας, την αγρο-ρομποτική, τις τεχνολογίες αγρο-πληροφορικής και τα συστήματα υποστήριξης αποφάσεων, τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, την περιβαλλοντική διαχείριση, τη διαχείριση υδάτινων και εδαφικών πόρων και την εκτίμηση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος. 
*Το άρθρο δημοσιεύθηκε στην έκτακτη έντυπη έκδοση της Voria.gr για την 28η Agrotica