L'Intelligenza Artificiale e l'Agricoltura Indoor
L'integrazione dell'intelligenza artificiale nei sistemi di controllo ambientale per l'agricoltura indoor potrebbe portare a una riduzione del 25% nel consumo energetico. Questo potrebbe rappresentare un passo importante per affrontare la crescente domanda alimentare globale, secondo i ricercatori della Cornell University.
L'Importanza dell'AI nell'Agricoltura
Benjamin Decardi-Nelson, ricercatore post-dottorato presso il laboratorio di Fengqi You, ha dichiarato: "Integrando l'AI nelle fabbriche di piante – grandi fattorie indoor con controllo completo di illuminazione e clima – possiamo migliorare la fotosintesi, la traspirazione e la respirazione delle piante". Questo approccio non solo ridurrebbe il consumo energetico, ma aumenterebbe anche l'efficienza e il risparmio di risorse preziose.
La ricerca, pubblicata su Nature Food il 9 settembre, evidenzia come l'AI possa regolare i sistemi di luce e clima per ridurre l'uso energetico e supportare una produzione alimentare sostenibile.
Crescita della Popolazione e Sfide Ambientali
Secondo le previsioni delle Nazioni Unite, la popolazione mondiale raggiungerà 9,7 miliardi di persone entro il 2050. Questo aumento, unito ai cambiamenti climatici e all'urbanizzazione, richiede soluzioni per le attuali inefficienze nei sistemi di produzione alimentare.
Le tecniche di agricoltura indoor, come le fabbriche di piante con illuminazione artificiale, sono meno vulnerabili ai cambiamenti climatici, ma sono anche ad alta intensità energetica e richiedono una gestione attenta delle risorse.
Limitazioni dei Sistemi di Controllo Ambientale
Fengqi You, co-direttore dell'Istituto Cornell per l'Agricoltura Digitale, ha sottolineato che i sistemi di controllo ambientale attuali non sono sufficientemente intelligenti. La ventilazione, sebbene possa ridurre il consumo energetico, complica la crescita delle piante influenzando i livelli di anidride carbonica e l'equilibrio dell'umidità. L'AI può migliorare la regolazione di questi parametri.
Tecniche AI per l'Ottimizzazione Energetica
Utilizzando tecniche di AI come l'apprendimento per rinforzo profondo e l'ottimizzazione computazionale, i ricercatori hanno analizzato la coltivazione della lattuga in diverse località, tra cui Los Angeles, Chicago, Miami e Reykjavík. Grazie all'AI, il consumo energetico per la produzione di un chilogrammo di lattuga è sceso a 6,42 kilowattora, rispetto ai 9,5 kilowattora delle tecnologie non AI. In regioni più calde, come Dubai, il consumo è stato ridotto a 7,26 kilowattora, rispetto ai 10,5 kilowattora.
Soluzioni Energetiche Efficaci
Un approccio con bassa ventilazione durante le ore di luce e alta ventilazione durante le ore di buio ha dimostrato di essere una soluzione energeticamente efficiente per mantenere i livelli ottimali di anidride carbonica e ossigeno per la crescita delle piante. "Questo concetto è simile a quello delle case intelligenti", ha affermato You. "Vogliamo essere a nostro agio a casa mentre riduciamo il consumo energetico; lo stesso vale per le coltivazioni".
Sostenibilità e Ottimizzazione
Decardi-Nelson ha evidenziato che l'utilizzo dell'AI per ottimizzare i sistemi di illuminazione e altre tecnologie energetiche può rendere le fattorie indoor sostenibili anche in aree con poche opportunità di risparmio energetico. "Allineando strategicamente la tecnologia dei sistemi di controllo ambientale con la biologia delle piante, è possibile conservare energia e mantenere condizioni di crescita ideali", ha concluso.
Supporto Finanziario
Questo studio ha ricevuto finanziamenti dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, dal Consiglio di Ricerca delle Scienze Naturali e dell'Ingegneria del Canada e dalla Borsa di Studio Eric e Wendy Schmidt AI in Science. Fengqi You è anche un membro senior del Cornell Atkinson Center for Sustainability.
