Многие эксперты утверждают, что дальнейшее развитие современного промышленно развитого сельского хозяйства, которое в значительной степени зависит от синтетических удобрений, химических пестицидов и высокоурожайных семян, не может быть верным способом прокормить растущее население мира. По их мнению, такой подход неустойчив с точки зрения как экологии, так и экономики, об этом 7 августа 2023 года сообщило издание The Conversation.
Может ли человечество разработать продовольственную систему, которая удовлетворяла бы потребности людей, оставаясь при этом здоровой и разнообразной? Оказалось, что распространение альтернативных методов, таких, как органическое земледелие, в масштабах промышленного сельского хозяйства оказалось трудным.
Проблемы современного сельского хозяйства
Современное сельское хозяйство резко ускорило ход своего развития всего за несколько десятилетий в середине 20-го века. Технологические инновации привели к разработке и развитию синтетических удобрений, а также статистических методов, которые улучшили отрасль селекционирования растений.
Эти достижения науки позволили фермерам выращивать гораздо больше продуктов питания, но это негативно сказывается на окружающей среде. Крупномасштабное сельское хозяйство способствовало изменению климата, загрязнению водоемов удобрениями, ускорению гибели некоторых видов из-за превращения естественных ландшафтов в монокультурные поля.
Многим фермерам и исследователям хотелось бы выращивать более широкий спектр культур и использовать более устойчивые методы ведения сельского хозяйства. Но им трудно понять, какие методы смогут им помочь, особенно в условиях изменяющегося климата. В конце концов, системы земледелия с меньшим воздействием на окружающую среду часто требуют глубоких знаний, а также энциклопедического понимания растений, климата, геологии и многого другого.
Что такое пространство состояний
Когда ученые решают сложные проблемы, они часто используют концепцию, называемую пространством состояний. Этот подход математически представляет все возможные способы развития определенной системы.
Представим сельскохозяйственную систему пространством состояний в конкретной экосистеме. Ферма и расположение на ней растений в любой момент времени представляют собой одно состояние в пространстве. Фермер ищет лучшие состояния и старается избегать плохих.
И человек, и природа постоянно переводят ферму из одного состояния в другое. В любой день фермер может совершать на земле множество различных действий, таких, как обработка почвы, посадка, прополка, сбор урожая или удобрение. А природа же вызывает незначительные переходы состояний, такие, как рост растений и выпадение осадков, и гораздо более резкие переходы состояний во время стихийных бедствий, таких, как наводнения или пожары.
Преимущества использования пространства состояний
Рассмотрение сельскохозяйственной системы как пространства состояния позволяет фермерам использовать новые методы развития хозяйства. Ведь у них нет времени и возможности годами пробовать и ошибаться. А вот вычислительная система может опираться на знания из различных сфер, позволяя фермерам определять наилучшие варианты для развития производства.
Традиционное сельское хозяйство ограничивает фермеров выбором лишь нескольких видов растений и методов ведения сельского хозяйства. Однако пространство состояний позволяет рассматривать стратегии более высокого уровня, такие, как совместное выращивание нескольких культур или поиск решений, подходящих для определенного участка земли. Пользователи этой технологии могут искать сочетания методов, которые помогут достичь конкретных целей.
Почему человеку стоит объединиться с вычислительной техникой
Ученые работают над тем, чтобы превратить полезную структуру в программное обеспечение, которое люди смогут использовать для моделирования сельского хозяйства как пространств состояний. Цель этого обеспечения состоит в том, чтобы дать пользователям возможность рассматривать альтернативные проекты развития своего хозяйства, сводя к минимуму дорогостоящие пробы и ошибки, которые сегодня неизбежны в процессе проверки новых концепций в сельском хозяйстве.
Современные подходы во многом преследуют цели улучшения существующих, часто неустойчивых систем сельского хозяйства. А инновационная структура, напротив, позволяет открывать новые системы ведения сельского хозяйства и затем оптимизировать их.
Пользователи также смогут указать свои цели агенту на основе искусственного интеллекта. Он будет разрабатывать определенный план действий для их осуществления.
Современное общество имеет доступ к гораздо большему количеству знаний о том, как взаимодействуют различные виды растений и окружающая среда, чем столетие назад. Однако существующие сельскохозяйственные системы не способны объединить в себе все эти знания. Именно поэтому объединение сельского хозяйства и вычислительной техники может помочь производству стать более продуктивным, здоровым и устойчивым в быстро меняющемся мире.
