知能の栽培: 農業におけるサイレントテック革命

農業は、人類最古の取り組みの一つです — そのため、根本的に変化する余地はほとんどないように思えるかもしれません。しかし、今日、農業分野は、気候変動からサプライチェーンの脆弱性まで、世界で最も緊急な課題の最前線にあります。

私たちは、AIが医療や自動車業界を変革することについてよく聞きますが、AIが最も重要な役割を果たすのは、文字通りに農業の分野であるかもしれません。

私たちが今日農業が直面している課題と、革新的なテクノロジー、特にAIが、予想外ながら重要な解決策を発見する方法を探ってみましょう。

課題 #1 — 飢餓と物流

世界の人口は増え続けています。食べる人も増えています。しかし、飢餓問題は、必ずしも食料の不足によるものではありません。 国連の食糧農業機関（FAO）によると、世界は毎年10億人以上を養うのに十分な食料を生産しています。ただし、世界人口は約80億人です。まだ、9人に1人が、735万人以上が慢性的な栄養不足に苦しんでいます。

根本的な原因は何でしょうか。物流です。食料を生産する方法はわかっていますが、効率的に配布する方法はまだ大きな課題です。地域によっては、配送コストが非常に高く、他の地域ではほぼ不可能です。武力紛争、政治的不安定性、信頼できるインフラ、道路、倉庫、冷蔵倉庫の欠如により、食料供給が複雑で高コストになります。

したがって、核心的な問題は食料生産自体ではなく、農場から食卓への食料の流れです。

AIテクノロジーは、これらの物流の課題に対処するための実用的なツールを提供します。天候パターン、インフラの状況、地域の市場や人道的ニーズに関する膨大なデータを分析することで、AIは配送ルートを最適化し、リスクを予測し、サプライチェーンでの損失を最小限に抑えます。抗菌包装、温度や湿度を監視するスマートコンテナ、太陽光発電の冷蔵倉庫などのイノベーションにより、腐りやすい食品の保管期間が延長されています。

課題 #2 — 食料安全保障

食料安全保障とは、自然的、政治的、経済的な要因に関係なく、国がその国民に必要な食料を提供できる能力です。この問題は物流と密接に結びついています。今日、さまざまな情報源によると、世界中の数十の国が主食の輸入に頼っています。

単純ながら示唆に富んだ例はアボカドです。アボカドは、伝統的にラテンアメリカで栽培され、特にメキシコで世界の輸出の30%以上を占めています。カナダやフィンランドのような異なる気候を持つ国では、アボカドを商業的に栽培できますか。答えは技術、特に人工知能にあります。

AI自体は気候を変えたり「冬をキャンセル」したりすることはできませんが、農家、エンジニア、生物工学者の手に強力なツールとなります。最適な解決策を見つけるのに役立ちます。効率的な温室の設計から、植物を地元の気候に適応させるまでです。

例を挙げると：

• 遺伝子適応: AlphaFoldのようなAIシステムは、タンパク質構造や植物ゲノムの分析を加速します。これにより、科学者は寒冷耐性、乾燥耐性、または病気耐性に責任のある遺伝子を特定して編集できます。何年もかかっていたことが、数ヶ月または数週間で実現可能になりました。
• スマートグリーンハウスシステム: AIは、特定の作物に必要な微気候をモデル化し、理想的な断熱を持つ材料を選択し、最適な照明、暖房、灌漑、換気を計算します。これらのテクノロジーは、北極圏まで極寒の地域で生産的な温室農業をサポートします。

AIが開く最も野心的なフロンティアは、人気のある食料であるアボカドに代わる代替作物の創出です。アボカドの物語は、1990年代の寿司ブームのように、グリーンフルーツが世界的な現象になる文化的トレンドをどのように変えたかを示しています。同様の変化は、AIによってエンジニアリングされた新しいフルーツや野菜で起こる可能性があります。これは、特定の国での栽培に最適です。消費トレンド、味の好み、栄養プロファイル、物流を分析することで、イノベーションは、生物学的にも市場的にも「スーパーフード」を開発するのに役立ちます。

課題 #3 — 大量生産

工業生産とは異なり、自動車やプラスチック玩具などの出力が比較的正確に予測できる一方で、農業は予測不可能な多くの要因に脆弱です。単一のウイルス、予想外の害虫、または低品質の肥料が数日で作物を全滅させる可能性があります。病気は一つの温室で始まり、すぐに隣接する温室に広がる可能性があります。農家は、区画間を移動するだけで感染を運ぶ可能性があります。これらのリスクは、大規模生産環境で人間の管理がほぼ不可能になるほど高まります。

農場が大きくなるほど、リスクも高まり、管理も難しくなります。肥料、土壌、農薬、獣医用品は、複数の、時には外国の、サプライヤーから調達され、複雑な物流調整と汚染または感染のリスクを伴います。同時に、農家は、空気、水、土壌の汚染を防ぐために、厳格な環境および法規制に直面しています。例えば、欧州連合 は農薬規制を強化し、OECD諸国 は2030年までに農薬の使用を30%削減することを目指しています。

大規模農業では、手作業と直感的な意思決定は非効率的になります。管理するボリュームは手作業で処理するには大きすぎ、エラーのコストは高すぎます。肥料、水、化学薬品などのリソースを、適切な場所と時間に正確に割り当てることが不可欠です。

イノベーションは、この問題に対してどのように役立つのでしょうか？

• 精密農業と意思決定: 先進技術は、レーダーとリモートセンシングシステムを使用して土壌をスキャンできます。機械学習アルゴリズムは、土壌、天候、微気候、pHレベルに関するデータを分析して、リソースの配分を最適化します。これにより、肥料と水の使用量を20〜40%削減できます。気象モデルは、気象パターンを予測することでこの分析をさらに強化します。例えば、アフリカから起こる砂嵐は土壌のミネラル含有量を変え、ヨーロッパからの空気の塊はその酸度に影響を与える可能性があります。データに基づいて、正確な予測と農業に関する推奨事項が生成され、意思決定をサポートします。
• 早期診断と予防: AIは、発生する問題のパターンを特定し、重大になる前に予測します。サプライ、治療、収穫に関するデータを学習することで、AIは、農家が脅威を感じる前に介入を推奨できます。例えば、Keymakrは、コンピュータビジョンソリューションを開発しているデータサイエンス企業に、害虫や病気の検出のためのアノテーションサービスを提供しました。私たちは、早期警戒システムの改善と、作物を大規模に保護するためのより正確で適切な介入を可能にするために、専門的にラベル付けされたデータセットを準備しました。

テクノロジーの未来: イノベーションの川の流れ

私たちが技術の進歩を、山から海への川の流れとして想像するなら、一つのことが明らかになります。イノベーションは真空の中では起こりません。実際の需要がある場所、明確なビジネスモデルがある場所、経済的利益がある場所に向かって流れます。今日、農業はいくつかの約束のある方向性を提供しています。

予測分析

収穫量、病気の発生、気候の変化、植物のニーズを予測するためのビッグデータの使用は、必要です。AIは、すでに天候モデル、衛星画像、センサー データを使用して、農家がいつ、どこに種を蒔き、どのくらいの水を与え、いつ肥料を与えるかを決定するのに役立ちます。このテクノロジーは、農業テクノロジー分野で最も急速に成長しているもののひとつです。

垂直農業

かつては未来的なものと思われていた垂直農業、または「バビロンの塔」は、現実になりました。シンガポール、日本、UAE、オランダでは、数十の垂直農場が、多層システムを使用してレタス、グリーン、イチゴ、さらには家畜の飼料を生産しています。土地が限られているメガシティでは、このようなソリューションの需要は特に高いでしょう。高層豚農場、バイオガスシステム、自動化された温室により、水とエネルギーを節約しながら、1平方メートルあたりの収穫量を10倍にすることができます。例えば、2023年、中国は世界初の26階建ての自動化豚農場を立ち上げました。ここでは、給餌から廃棄物管理まで、すべてが完全に機械化されています。

次世代の家畜農業

家畜農業を形作りかえる2つの重要なトレンドがあります。第一に、スマートフィーダー、AIベースの動物の健康モニタリング、気候制御システムを使用した従来の農業の自動化があります。第二に、代替タンパク質の台頭があります。実験室で育てた肉、菌類由来のタンパク質、昆虫由来のタンパク質への関心が高まっています。これらのイノベーションは、持続可能なものだけでなく、さまざまな倫理的な懸念にも対処することができます。

最後に、私が言いたいのは…ミツバチ、独特で不可欠な授粉者です。世界のミツバチの個体数は、約35%ずつ減少しています。ミツバチの授粉における重要な役割により、この減少は、世界の食糧供給と安全保障に対する重大な脅威をもたらします。 World Bee Projectによると、世界の作物の約75%は、少なくともある程度、ミツバチに依存しています。

私が驚いたのは、まだミツバチと同等の効率性を持つ人工的な授粉方法が開発されていないことです。中国で使用されているブラシを装着したロボットは、ミツバチが自然に達成することのわずかな部分を模倣するだけです。自然な授粉の複雑さと効率性は、現代のテクノロジーにとって大きな需要と課題です。

もし私が今日で新しい事業を始めるなら、ミツバチ飼育に投資するでしょう。しかし、これは難しい分野です。ミツバチは繊細な生物で、特定のケアが必要です。ミツバチは飼育に抵抗し、多くの環境的脅威に弱いです。そのため、ミツバチの個体数を保護し、繁殖させるためのテクノロジーは、ニッチな追求から、世界の食糧安全保障の礎となり得るでしょう。