संगणकाची दृष्टी कशी
वेगाने कणा बनत आहे
पुढच्या पिढीतील कृषीशास्त्राचा

संपादकीय टीप: व्हिजन परिषद २०२२ यामध्ये नवोन्मेष कोणत्या क्षेत्रात वेगाने बदल घडवत आहे, याचे सविस्तर अन्वेषण केले जाईल. यामध्ये उच्च-मूल्यवान विशेष पिके, शाश्वतता आणि कार्बन साठवण कार्यक्रम, तसेच उच्च-तंत्रज्ञान नियंत्रित पर्यावरण उत्पादन प्रणाली यांमधील ट्रेंडचा समावेश आहे. एक उदयोन्मुख विषय... अजेंडा हा दृश्य डेटा आहे. वाढत्या जागतिक लोकसंख्येची अन्नाची मागणी पूर्ण करण्यासाठी संपूर्ण उद्योगाला मदत करण्याकरिता व्हिज्युअल सेन्सर्स आणि कॉम्प्युटर व्हिजन कसे महत्त्वपूर्ण ठरतील, याचा एक अंतर्गत आढावा खाली दिला आहे.

संगणकीय दृष्टी (Computer vision) क्षेत्रात मोठी वाढ झाली आहे. ड्रोन, उपग्रह आणि विमाने आकाशातून माहिती गोळा करतात, त्यातून सखोल माहिती मिळवली जाते. उपकरणांवर बसवलेले सेन्सर्स ऑप्टिकल रिफ्लेक्टन्स सेन्सिंगद्वारे वनस्पतींच्या वैशिष्ट्यांमधील किंवा मातीच्या मापदंडांमधील बदल मोजण्यास सक्षम आहेत. लिडार सेन्सर्स आता वनस्पतींची रचना त्रिमितीय (3D) स्वरूपात मोजू शकतात.

कृषीशास्त्रज्ञांना डेटा पुरवण्यापलीकडे, संगणकीय दृष्टी (कॉम्प्युटर व्हिजन) शेतातील स्वायत्त यंत्रांना सक्षम करण्याच्या केंद्रस्थानी आहे, ज्यामुळे यंत्रसामग्रीला शेतावरील परिस्थितींवर प्रतिक्रिया देण्यास किंवा अडथळे ओळखण्यास मदत होते. हे तंत्रज्ञान आपल्याला अत्यंत अचूक स्थानावर प्रतिक्रिया देण्यासही सक्षम करते. उपग्रह प्रतिमांमधून मिळालेला डेटा, जे सेंटीमीटर-पातळीवरील तपशील दाखवू शकते. हे सर्व तंत्रज्ञान आपल्या हाती असताना, मानवी डोळ्यांची खरंच गरज आहे का?

एकदा का हे कॅमेरे, सेन्सर्स आणि उपग्रह शेतात आणि हरितगृहांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर तैनात केले गेले की, ते चोवीस तास १००% निगराणीची सोय पुरवतील. जेव्हा असे होईल, तेव्हा दूरस्थ कृषीशास्त्र आणि मोठ्या प्रमाणावर दूरस्थ शेती प्रत्यक्षात येऊ शकेल. जसजशी स्वायत्त यंत्रे आणि रोबोट्स अधिकाधिक भूमिका पार पाडतील, तसतशी मोठ्या मनुष्यबळाची गरज कदाचित राहणार नाही. आज जरी बहुतेक फळे आणि भाज्या हाताने तोडून पॅक केल्या जात असल्या तरी, एस अँड पी ग्लोबलच्या एका अहवालानुसार, २०२५ पर्यंत, पर्सेप्शन सिस्टीम्स आणि पिकिंग अल्गोरिदम्समुळे नियंत्रित वातावरणातील शेतीमध्ये (CEA) स्वायत्त कापणीचे काही पैलू शक्य होतील.

संगणकीय दृष्टीमधील (कॉम्प्युटर व्हिजन) ही वाढ केवळ कृषी क्षेत्रापुरती मर्यादित नाही. किंबहुना, आधुनिक एआयमधील सर्वात प्रगत क्षेत्र म्हणून, ते अर्थव्यवस्थेच्या प्रत्येक क्षेत्रात पसरत आहे. दृश्य क्षमता स्वयंचलित केल्याने प्रत्येक क्षेत्रात अमर्याद बाजारपेठेच्या संधी निर्माण होतात. मानव म्हणून, दृष्टी ही आपली सर्वात विकसित ज्ञानेंद्रिय आहे — जिचा वापर आपण आपल्या सभोवतालचे जग समजून घेण्यासाठी सर्वाधिक करतो. - वैद्यकीय प्रकाशिकीचे प्राध्यापक डेव्हिड विल्यम्स स्पष्ट करते की “कॉर्टेक्सचा, म्हणजेच मेंदूच्या पृष्ठभागाचा, ५० टक्क्यांहून अधिक भाग दृश्य माहितीवर प्रक्रिया करण्यासाठी समर्पित असतो.”

मानवी मेंदूचा दृश्य माहितीच्या विश्लेषणासाठी जबाबदार असलेला भाग हा इतर इंद्रियांच्या भागांपेक्षा सर्वात मोठा आहे, हा काही योगायोग नाही. कृत्रिम न्यूरल नेटवर्क्स हे मशीन लर्निंगचा एक अत्यावश्यक भाग आणि आधुनिक दृश्य तंत्रज्ञानाचा कणा आहेत. प्राध्यापक विल्यम्स यांच्या शब्दांत, “दृष्टी कशी कार्य करते हे समजून घेणे, ही संपूर्ण मेंदू कसा कार्य करतो हे समजून घेण्याची गुरुकिल्ली ठरू शकते.”

दृश्य तंत्रज्ञान आधीच अन्न आणि कृषी क्षेत्रातील विकासाला चालना देत आहे, ज्यामुळे जग ज्या प्रकारे अन्न पिकवते, तयार करते, वाहतूक करते आणि सेवन करते, त्यात बदल घडेल. जेव्हा एआयचा (AI) विचार केला जातो, तेव्हा कॉम्प्युटर व्हिजन हे निःसंशयपणे सर्वात प्रगत तांत्रिक क्षेत्र आहे. दृश्य डेटाचा हा अभूतपूर्व साठा मशीन लर्निंगद्वारे वापरला आणि त्यावर प्रक्रिया केली जाऊ शकते, आणि नंतर तो अन्न उत्पादकांना किंवा सिंचन पिव्होट्ससारख्या स्वायत्त यंत्रांना परत पुरवला जाऊ शकतो. कापणीनंतरही, कॉम्प्युटर व्हिजन असे तंत्रज्ञान पुरवते जे आधीच महत्त्वाच्या कामांसाठी वापरले जात आहे, जसे की... फळे आणि भाज्यांची वर्गवारी व प्रतवारी करणे, एक असे कार्य जे माणसांनी केल्यास विसंगत, वेळखाऊ, अस्थिर आणि खर्चिक ठरते.

या तंत्रज्ञानाचा प्रभाव प्रचंड आहे. वाढत्या जागतिक लोकसंख्येची अन्नाची मागणी पूर्ण करण्यासाठी संपूर्ण उद्योगाला मदत करण्याकरिता व्हिज्युअल सेन्सर्स आणि कॉम्प्युटर व्हिजन महत्त्वपूर्ण ठरतील. जागतिक बँकेच्या आकडेवारीनुसार, २०२५ पर्यंत, इमेज रेकग्निशन, कॅमेरे, रोबोटिक्स आणि अशा अनेक व्हिज्युअल तंत्रज्ञानाचा अवलंब केल्यामुळे अन्न आणि कृषी क्षेत्राचा मोठा भाग प्रभावित होईल. त्यामुळेच कॉम्प्युटर व्हिजन आणि एआय तंत्रज्ञान एका नवीन बदलाच्या केंद्रस्थानी आहेत यात आश्चर्य नाही. आश्वासक टेक स्टार्टअप्सची लाट किरकोळ विक्री, बांधकाम, विमा, सुरक्षा आणि कृषी यांसारख्या अनेक क्षेत्रांमध्ये.

क्रांती सुरू करण्यासाठी प्रारंभिक बिंदू म्हणून विद्यमान प्रक्रिया सुधारणे

अन्न उत्पादकांसाठी विविध प्रकारची दृश्य तंत्रज्ञानं उपलब्ध आहेत. यामध्ये दृश्य डेटा मिळवणारे, त्याचे विश्लेषण करणारे, त्याला गाळणारे, प्रदर्शित करणारे किंवा वितरित करणारे कोणतेही उपकरण किंवा साधन समाविष्ट आहे. या प्रणाली संगणकीय दृष्टी (computer vision), यंत्र शिक्षण (machine learning) किंवा कृत्रिम बुद्धिमत्ता (artificial intelligence) यांचा उपयोग करून सर्व दृश्य डेटाचा अर्थ लावण्यासाठी आणि कृती करण्यायोग्य अंतर्दृष्टी देण्यासाठी किंवा त्यावर आपोआप कार्यवाही करण्यासाठी तयार केल्या आहेत.

अलीकडील एलडीव्ही कॅपिटलचा अहवाल व्हिज्युअल टेक्नॉलॉजीजवरील अहवाल पुढील पाच वर्षांत अन्न उत्पादकांमध्ये व्हिज्युअल टेक्नॉलॉजीजच्या वापरामुळे उदयास येणाऱ्या काही प्रमुख भविष्यवेधी प्रवृत्तींवर प्रकाश टाकतो. यातील सर्वात मनोरंजक गोष्ट ही आहे की, ते प्रामुख्याने विद्यमान तंत्रज्ञानातील सुधारणा आणि त्याच्या वापरावर भर देतात. ही एक क्रांती नसून, व्हिज्युअल टेक्नॉलॉजीज मुख्य प्रवाहात आल्यावर होणारी एक प्रगतीशील उत्क्रांती असेल. उदाहरणार्थ, हा अहवाल सूचित करतो की मशीन लर्निंग अल्गोरिदम वाढीव रिझोल्यूशन आणि अधिक स्पेक्ट्रल रेंज असलेल्या ड्रोन, विमान आणि उपग्रहांच्या प्रतिमांचा वापर करून दूरस्थ कृषी पद्धतीला अधिक सक्षम करतील. तसेच, प्रोसेसिंगचा वेग वाढल्यामुळे, उपकरणांवर बसवलेल्या सेन्सिंगमुळे अचूक तणनाशक फवारणी आणि बियाणे पेरणी यांसारखे वनस्पती स्तरावरील निर्णय घेणे शक्य होईल.

प्रत्येक विद्यमान प्रक्रिया स्वयंचलित करून दूरस्थपणे व्यवस्थापित केली जाऊ शकते का?

वनस्पतींवर चोवीस तास देखरेख आणि मूल्यांकन करणारे इतके सारे 'डोळे' आणि संपूर्ण शेत किंवा हरितगृहांना विस्तृतपणे व्यापणारे दृश्य तंत्रज्ञान उपलब्ध असताना, नजीकच्या भविष्यात शेती आणि कृषी व्यवस्थापन दूरस्थपणे करता येईल का? आमच्या ग्राहकांसोबतच्या अनुभवावरून मला माहित आहे की, यंत्रांनी घेतलेल्या आणि त्यांच्यापर्यंत पोहोचवल्या जाणाऱ्या माहितीमुळे किंवा प्रतिमांमुळे, अनेक अन्न उत्पादकांना शेतात खूप कमी फेऱ्या माराव्या लागतात. इतकेच नाही, तर कीड लागण्यासारख्या समस्यांना तोंड देण्याची त्यांची क्षमता अधिक लक्ष्यित आणि अचूक झाली आहे. नियमितपणे ठराविक ठिकाणी तपासणी करण्याऐवजी, ही उपकरणे त्यांच्या १००% पिकांवर १००% वेळ देखरेख ठेवण्यास सक्षम आहेत.

संगणकीय दृष्टी (कंप्युटर व्हिजन) हे अन्न पिकवण्याच्या आणि त्यावर प्रक्रिया करण्याच्या पद्धतीला नव्याने परिभाषित करणारे एक मोठे यश असले तरी, ते अंतिम सत्य नाही. पानाखाली आणि जमिनीखाली पाहण्यासाठी इतर पूरक तंत्रज्ञानाची आवश्यकता आहे, जे संपूर्ण चित्र मिळवण्यासाठी तितकेच महत्त्वाचे आहे. उदाहरणार्थ, वनस्पतींच्या जमिनीवरील आणि जमिनीखालील अवयवांमधील सूक्ष्मजीवांची संख्या, विविधता आणि वसाहत मोजणाऱ्या विशेष सेन्सर्सद्वारे मायक्रोबायोमचे निरीक्षण आणि विश्लेषण करणे.

अन्न उत्पादक ज्या वाढत्या तंत्रज्ञान प्रणालीवर अवलंबून राहतील, तिच्या सामर्थ्याचा पुरेपूर उपयोग करून घेण्यासाठी या सर्व माहितीचे संकलन, एकत्रीकरण आणि त्यातून अर्थबोध करणे हे एक प्रमुख आव्हान असेल. अन्न उत्पादक नेहमीच शेतातील शेकडो संकेतांवर अवलंबून राहिले आहेत, परंतु ही उदयोन्मुख साधने आणि प्लॅटफॉर्म्स असे दर्शवतात की, त्यांना वाढत्या स्त्रोतांकडून मिळणाऱ्या माहितीची सुसूत्रता आणावी लागेल. उत्तम उच्च-स्तरीय कृषीविषयक निर्णय घेण्यासाठी आवश्यक असलेले संपूर्ण आणि स्पष्ट चित्र समोर आणणारी एक एकीकृत प्रणाली तयार करणे, हे अंतिम ध्येय आहे.

बातम्या/भविष्य