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Lo smart farming, noto anche come “agricoltura 4.0”, nasce dall’incontro tra nuove tecnologie e le tradizionali tecniche agricole e di allevamento. Esso rappresenta oggi uno dei settori in cui l’applicazione dei big data e dell’intelligenza artificiale (IA) sta dando i risultanti più sorprendenti.
Nell’immaginario collettivo il settore agroalimentare rimane escluso da qualsiasi innovazione tecnologica. In realtà l’agricoltura contemporanea utilizza abitualmente dispositivi hardware e software “intelligenti” per aumentare l’efficienza dei processi produttivi, meritandosi la definizione di “Agricoltura 4.0”.
Algoritmi di machine learning, sensori di misurazione, dispositivi di localizzazione e tecniche di data analysis sono alcuni dei possibili esempi di tecnologia applicata al settore agroalimentare.
In questo articolo cercheremo di descrivere gli aspetti che caratterizzano le tecnologie di smart farming, evidenziando i vantaggi e gli svantaggi dell’agricoltura 4.0.
Smart farming: una definizione basata sui dati
Cosa si intende per smart farming? Si tratta, in sostanza, di un nuovo modo di pensare e vivere i processi della filiera agroalimentare. L’agricoltura 4.0 è basata sull’utilizzo di hardware e software che consentono la raccolta, l’elaborazione e la “lettura” di una notevole quantità di dati.
Per indicare le tecnologie di smart farming si utilizzano anche i termini “agricoltura 4.0”, “smart agricolture” o “agricoltura di precisione”.
A prescindere dal nome, ciò che conta è che si tratta di processi volti a migliorare l’efficienza della catena produttiva attraverso l’uso dei dati.
Le informazioni raccolte rappresentano infatti il cardine attorno cui ruota l’intero fenomeno dell’agricoltura 4.0. I dati possono riguardare vari aspetti del processo produttivo: la posizione geografica, la temperatura, il grado di umidità della terra, la direzione dell’irraggiamento solare, la condizione fitosaniaria, etc.
Essi possono essere raccolti da persone umane in loco, oppure da remoto grazie all’uso di sensori, droni, videocamere e altri dispositivi fissi. Questa seconda modalità è spesso preferita, perché più rapida e precisa nei risultati.
Perché fare Agricoltura 4.0?
Le ragioni che possono spingere un agricoltore a utilizzare tecnologie di smart farming sono molteplici.
Si va dalla creazione di modelli predittivi basati sull’analisi di dati statistici, al miglioramento dell’efficienza dei processi produttivi e distributivi.
Per quanto riguarda il primo aspetto, le tecnologie usate nell’agricoltura 4.0 permettono di massimizzare il raccolto ricavabile da ogni superficie, riducendo le inefficienze e gli sprechi. Grazie allo smart farming, infatti, possono essere introdotti sistemi di controllo e distribuzione di quantità “ottimizzate” di sementi, acqua e pesticidi sulla base delle condizioni ambientali misurate in tempo reale.
In secondo luogo, grazie all’analisi predittiva basata sui big data (un insieme di dati molto ampio per volume, velocità e varietà delle informazioni), l’agricoltura 4.0 è in grado di aumentare l’accuratezza delle decisioni prese dall’agricoltore. Questo porta a una riduzione del rischio connesso all’imprevedibilità degli eventi naturali (meteorologici, epidemici, ecc.) che da sempre accompagna l’attività agricola.
In sintesi, l’obiettivo dello smart farming è quello di aumentare sia la quantità e la qualità dei prodotti agroalimentari, sia l’efficienza del processo produttivo. Le potenzialità dell’agricoltura 4.0 sono dunque evidenti.
Il valore dell’Agricoltura 4.0
Perché l’analisi predittiva e l’ottimizzazione dei processi produttivi sono così importanti per l’agricoltura 4.0?
La risposta è duplice.
Da un lato, la continua crescita della popolazione terrestre pone in serio pericolo la possibilità che da qui a quattro decenni tutti possano avere cibo sufficiente per nutrirsi. Un recente rapporto delle Nazioni Unite ha infatti stimato che entro il 2050 sulla Terra vivranno 9,7 miliardi di persone, per sfamare le quali sarà necessario aumentare la produzione agricola di circa il 60%. Si tratta di un risultato difficilmente raggiungibile con le tecniche usate dall’agricoltura tradizionale.
Per altro verso, le colture intensive hanno ridotto in maniera significativa la superficie terrestre coltivabile, secondo la FAO attualmente pari al 38% circa.
Lo smart farming ha quindi un ruolo fondamentale nella soluzione di questi problemi, perché consente di aumentare la quantità e la qualità dei prodotti ricavabili dalla superficie già coltivata.
Secondo le stime di ENI nei prossimi cinque anni il mercato dell’agricoltura 4.0 potrebbe addirittura raddoppiare, raggiungendo un valore complessivo di 22 miliardi di dollari. Tra le nazioni più all’avanguardia nell’adozione di tecnologie di smart farming rientrano gli Stati Uniti, il Regno Unito e l’Australia.
Esempi di tecnologie di smart farming
Le tecnologie applicabili al settore dell’agricoltura 4.0 sono molto varie. Esse riguardano sia l’attività di raccolta dei dati, sia la rielaborazione di tali informazioni in un’ottica di ottimizzazione dei processi produttivi. A seguire, alcune delle tecnologie di smart farming più utilizzate.
Dispositivi IoT per l’allevamento del bestiame
Sono ormai moltissimi gli allevatori che applicano wearable device al proprio bestiame per misurarne i parametri vitali e tracciarne i movimenti.
Attraverso l’analisi dei dati raccolti dai sensori, l’allevatore è in grado di monitorare costantemente la salute dei propri animali da remoto tramite device come smartphone o tablet. Lo smart farmer potrà così intervenire tempestivamente quando le condizioni di salute dei suoi animali lo richiedano.
In questi casi, il vantaggio dello smart farming è notevole: consente di offrire cure tempestive e di impedire eventuali epidemie negli allevamenti.
Sistemi di computer vision applicati all’agricoltura 4.0
I sistemi di computer vision (detti anche di visione artificiale) hanno lo scopo di riprodurre la vista umana e di raccogliere immagini. Sono strumenti particolarmente utili in caso di colture vaste che, a causa della loro estensione, non possono essere monitorate costantemente.
Queste tecnologie di smart farming consentono di riconoscere un attacco parassitario o una malattia delle piante semplicemente “guardandole”.
Anche in questo caso, l’agricoltore viene avvisato immediatamente della minaccia tramite apposita app, potendo così intervenire prontamente per evitarne la diffusione.
“BrambleBee”, il robot impollinatore creato da alcuni ricercatori della West Virginia University. Immagine tratta dal relativo studio: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1808/1808.10010.pdf
Geolocalizzazione
Nell’agricoltura 4.0 i dispositivi di localizzazione (GPS) sono fondamentali, perché consentono allo smart farmer di conoscere in tempo reale la posizione dei propri macchinari o degli animali.
Un esempio è dato dai trattori e macchinari agricoli a guida autonoma, capaci di spostarsi grazie all’uso di sensori e di interagire con l’ambiente circostante. Questi trattori “intelligenti” possono raccogliere dati ed eseguire piccole azioni meccaniche al posto dell’agricoltore.
Sistemi di ottimizzazione dell’irrigazione
La SIT (Smart Irrigation Technology) è una tecnologia applicata all’agricoltura 4.0 che ottimizza l’uso delle risorse idriche grazie all’Internet of Things (IoT). Grazie a sensori che misurano le condizioni del suolo in tempo reale, è possibile misurare la quantità di acqua necessaria per irrigare, azzerando gli sprechi.
Monitoraggio delle culture tramite droni
Sempre più frequentemente lo smart farming prevede l’utilizzo di droni per monitorare la crescita delle piante e il buono stato delle coltivazioni. Le immagini riprese da questi dispositivi possono essere combinate con quelle raccolte dalle macchine agricole per mappare nel dettaglio tutta l’area coltivata.
Le informazioni raccolte dai droni possono anche essere combinate con dati statistici o aggregati, poi processati da algoritmi, allo scopo di assumere decisioni migliori (decision making).
Gli svantaggi dell’agricoltura 4.0
Oltre ai molti aspetti positivi sopra elencati, lo smart farming presenta anche alcuni svantaggi.
Le principali problematiche poste dall’agricoltura 4.0 sono di due tipi.
Il digital divide
La prima problematica riguarda il digital divide, il cosiddetto divario digitale.
Esiste una divaricazione sempre più netta tra chi ha effettivo accesso alle tecnologie e chi vi rimane escluso, in tutto o in parte. Le ragioni di questa separazione possono essere di varia natura: economica, anagrafica, legate alla mancanza di infrastrutture tecnologiche o conoscenze sufficienti.
Le tecnologie di smart farming, a differenza dei metodi tradizionali, impongono all’agricoltore di avere una certa dimestichezza con i dispositivi digitali (sia hardware sia software). Se lo smart farmer non possiede tali abilità, l’agricoltura 4.0 potrebbe complicargli la vita, anziché semplificare il processo produttivo.
Questo primo aspetto pone un problema di accessibilità alle tecnologie di smart farming da parte delle fasce più anziane della popolazione. Il problema non è secondario, posto che soltanto l’8% delle aziende agricole italiane è gestito da giovani imprenditori (secondo l’ultimo rapporto Farm structure survey pubblicato dall’Eurostat).
La riduzione dei posti di lavoro
Il secondo problema legato alla diffusione dell’agricoltura 4.0 riguarda il profilo occupazionale. Grazie all’innovazione tecnologica oggi i robot sono utilizzati in vari contesti produttivi, e il settore dell’agricoltura 4.0 non è certo estraneo a questa dinamica.
La sostituzione della macchina all’uomo, pur nello svolgimento di attività manuali o che richiedono notevoli capacità computazionali e predittive, potrebbe causare una riduzione almeno parziale della domanda di manodopera.
Un’errata pianificazione della fase di transizione allo smart farming da parte delle imprese potrebbe causare un aumento dell’offerta di lavoro a seguito della digitalizzazione di alcune mansioni.
Si tratta di risvolti pratici non secondari, che devono necessariamente essere tenuti in considerazione da parte di chiunque voglia avvicinarsi all’agricoltura 4.0. Solo così sarà possibile ottimizzare i processi produttivi grazie allo smart farming senza privare i lavoratori della loro occupazione.
Smart farming e sicurezza delle informazioni
Un ultimo aspetto merita di essere considerato nell’ambito di questa riflessione sull’agricoltura 4.0. Esso ha a che fare con le modalità di raccolta e conservazione delle informazioni riguardanti i processi agroalimentari.
Come abbiamo già evidenziato, il controllo dei dati rappresenta il cardine attorno a cui ruota l’intero fenomeno dello smart farming. Un’eventuale eliminazione, perdita di controllo o impossibilità di accedere a tali informazioni può causare notevoli problemi allo smart farmer.
Anzitutto in relazione all’obiettivo di ottimizzazione dei processi produttivi, non più raggiungibile per la mancanza di dati aggiornati.
Inoltre – e soprattutto – in relazione al buon funzionamento dei processi agricoli. Un problema tecnico potrebbe infatti causare danni materiali a colture e allevamenti. Allo stesso modo, un malfunzionamento del sistema hardware o software o un attacco hacker potrebbe causare il blocco, anche prolungato, delle attività.
La fornitura di servizi IT assume quindi un ruolo fondamentale nel settore dell’agricoltura 4.0 e, come tale, deve essere adeguatamente regolamentata, anche con appositi accordi negoziali.
Informazioni e know-how nell’agricoltura 4.0
Le informazioni raccolte dai dispositivi di smart farming devono essere protette dai pericoli esterni. Sul piano della sicurezza, è opportuno che il fornitore di servizi assicuri all’agricoltore un livello di protezione delle informazioni adeguato al rischio sotteso.
Allo stesso tempo, è opportuno che l’agricoltore protegga il proprio know-how, ossia quell’insieme di conoscenze e abilità necessarie per svolgere l’attività.
In particolare, quando le tecnologie di smart farming sono applicate a processi o tecniche coperti da segreto industriale, è opportuno che l’agricoltore si attivi per mantenere questa segretezza. Ad esempio, l’imprenditore potrebbe imporre obblighi di riservatezza ai propri dipendenti e ai terzi coinvolti nei processi aziendali o elaborare policy interne che assicurino la protezione del know how, come già suggerito in questo articolo.
Lo smart farming è davvero una buona idea?
In sintesi, l’agricoltura 4.0 presenta numerosi vantaggi per gli imprenditori agricoli che vogliano ottimizzare i processi produttivi servendosi delle tecnologie di smart farming (hardware e software).
Esistono soluzioni applicabili a tutti i livelli della catena agroalimentare, dalla produzione alla distribuzione, che possono produrre risultati notevoli dal punto di vista dell’efficienza.
Tuttavia, è opportuno che la transizione all’agricoltura 4.0 sia ben pianificata dallo smart farmer per evitare gli effetti negativi sopra ricordati e assicurare protezione a quel bagaglio di conoscenze e competenze maturato dall’agricoltore nel corso del tempo.
