खरपतवार की पहचान करने और उन्हें स्वचालित रूप से हटाने के लिए एआई अनुप्रयोग
खरपतवार खेती में एक लगातार चुनौती बने रहते हैं, जो फसलों के साथ धूप, पानी और पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। आज का लक्ष्य केवल ट्रैक्टर या रसायनों से "खरपतवार मारना" नहीं है, बल्कि फसलों को नुकसान पहुंचाए बिना उन्हें चयनात्मक रूप से हटाना है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) और रोबोटिक्स की शक्ति के साथ, आधुनिक मशीनें कंप्यूटर विज़न के माध्यम से फसलों और खरपतवारों के बीच अंतर कर सकती हैं, फिर सटीक स्प्रेइंग, यांत्रिक उपकरणों, लेजर या गर्मी का उपयोग करके खरपतवारों को स्वचालित रूप से समाप्त कर देती हैं। यह नवाचार लागत को कम करता है, रासायनिक उपयोग को न्यूनतम करता है, और सतत कृषि का समर्थन करता है।
खरपतवार खेती में लगातार बनी रहने वाली समस्या हैं क्योंकि वे फसलों के साथ धूप, पानी और पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। आज की चुनौती केवल "खरपतवार मारना" नहीं है (ट्रैक्टर और हर्बिसाइड्स यह कर सकते हैं) बल्कि इसे चयनात्मक रूप से करना है – बिना फसलों को नुकसान पहुंचाए खरपतवारों को हटाना।
आधुनिक एआई और रोबोटिक्स अब इसके लिए शक्तिशाली नए उपकरण प्रदान करते हैं। कंप्यूटर विज़न और मशीन लर्निंग का उपयोग करके, आधुनिक कृषि मशीनें व्यक्तिगत पौधों को "देख" सकती हैं, फसल और खरपतवार में अंतर कर सकती हैं, और फिर खरपतवारों को स्वचालित रूप से हटा या नष्ट कर सकती हैं।
एआई कैसे पहचानता है खरपतवार
एआई-चालित खरपतवार नियंत्रण कंप्यूटर विज़न और डीप लर्निंग पर निर्भर करता है। ट्रैक्टर, स्प्रेयर या छोटे रोबोटों पर लगे कैमरे पौधों की छवियां कैप्चर करते हैं, और एआई मॉडल (अक्सर कन्वोल्यूशनल न्यूरल नेटवर्क, या CNN) फसलों और खरपतवारों में अंतर करने के लिए प्रशिक्षित होते हैं।
कार्बन रोबोटिक्स
जॉन डीयर
परिणामस्वरूप, आधुनिक विज़न सिस्टम पिक्सेल-स्तर की सटीकता पर खरपतवारों को चिन्हित कर सकते हैं। ये मशीन के चलते हुए वास्तविक समय में काम करते हैं।
जॉन डीयर के See & Spray बूम में कई कैमरे और ऑनबोर्ड प्रोसेसर होते हैं जो प्रति सेकंड हजारों वर्ग फुट स्कैन करते हैं। प्रत्येक छोटे कैमरा फ्रेम का मशीन लर्निंग द्वारा विश्लेषण किया जाता है कि "फसल या खरपतवार?", और यदि यह खरपतवार है, तो सिस्टम तुरंत उस स्थान के लिए स्प्रे नोजल सक्रिय कर देता है।
— जॉन डीयर तकनीकी दस्तावेज़
वास्तव में, एआई एक ट्रैक्टर को एक बहुत ही स्मार्ट रोबोट में बदल देता है जो खेत में छोटे, 2–3 पत्ती वाले खरपतवारों की भी पहचान कर सकता है।
एआई-चालित खरपतवार हटाने के तरीके
खरपतवारों की पहचान हो जाने के बाद, विभिन्न सिस्टम उन्हें अलग-अलग तरीकों से हटाते हैं। तीन मुख्य दृष्टिकोण हैं: लक्षित स्प्रेइंग, यांत्रिक खरपतवार हटाना, और लेजर या थर्मल खरपतवार हटाना. सभी एआई विज़न का उपयोग केवल खरपतवारों पर उपचार केंद्रित करने के लिए करते हैं।
सटीक स्प्रेइंग (स्पॉट स्प्रेयर)
ये सिस्टम स्प्रे बूम या मोबाइल प्लेटफॉर्म पर कैमरे लगाते हैं और केवल पहचाने गए खरपतवारों पर हर्बिसाइड फेंकते हैं। उदाहरण के लिए, जॉन डीयर का See & Spray सिस्टम बूम-माउंटेड कैमरों और एआई का उपयोग करता है जिससे औसतन हर्बिसाइड उपयोग में लगभग 59% की कटौती होती है।
उच्च गति संचालन
15 मील प्रति घंटे की गति से खेतों को स्कैन करता है
- रियल-टाइम न्यूरल नेटवर्क प्रोसेसिंग
- व्यक्तिगत नोजल सक्रियण
रासायनिक कमी
ड्रैमेटिक हर्बिसाइड बचत
- हर्बिसाइड मात्रा में 20 गुना कमी
- रासायनिक उपयोग में 95% तक कटौती
यांत्रिक खरपतवार हटाने वाले
कुछ स्वायत्त रोबोट स्प्रे के बजाय भौतिक उपकरणों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, Aigen का Element रोबोट (जो प्रमुख तकनीकी कंपनियों द्वारा वित्त पोषित है) कैमरों और एआई के साथ यांत्रिक "खुरपी" को जोड़ता है जो खरपतवारों को जड़ से काटता है।
- सौर/पवन ऊर्जा संचालित संचालन
- रासायनिक के बिना निरंतर खरपतवार हटाना
- संपर्क विधि से फसलें अप्रभावित रहती हैं
- जैविक खेती के लिए उपयुक्त
इसी तरह, FarmWise और Verdant Robotics जैसे स्टार्टअप्स ने एआई-निर्देशित कल्टीवेटर बनाए हैं। उदाहरण के लिए, Verdant का "Sharpshooter" रोबोट कंप्यूटर विज़न का उपयोग करके प्रत्येक खरपतवार पर केवल एक छोटा हर्बिसाइड स्प्रे करता है, जिससे इनपुट उपयोग में लगभग 96% की कटौती होती है। यांत्रिक विधियां विशेष रूप से जैविक या विशेष फसलों के लिए आशाजनक हैं जहां किसी भी हर्बिसाइड का उपयोग समस्या हो सकता है।
लेजर और थर्मल खरपतवार हटाना
एक बहुत ही नया तरीका उच्च-शक्ति वाले लेजर या गर्मी किरणों का उपयोग करके खरपतवारों को मारना है। कार्बन रोबोटिक्स (यूएसए) ने LaserWeeder G2 विकसित किया है, जो एक ट्रैक्टर-खींची मशीन है जिसमें कई 240-वाट के लेजर और कैमरे लगे हैं।
इसका विज़न सिस्टम (न्यूरल नेट्स द्वारा संचालित) पौधों को स्कैन करता है और फिर लेजर को खरपतवार के मुख्य ऊतकों को सटीक रूप से जलाने के लिए फायर करता है। यह तरीका रासायनिक-मुक्त और अत्यंत सटीक है: कार्बन रोबोटिक्स दावा करता है कि इसका सब-मिलीमीटर लक्ष्यीकरण है और यह प्रति घंटे लाखों छवियों को प्रोसेस कर सकता है।
ये विभिन्न खरपतवार हटाने के तरीके भी संयोजित किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, गुएल्फ विश्वविद्यालय ने एक ट्रैक्टर-माउंटेड एआई स्कैनर बनाया है जो लिम्बा बीन्स के खेतों में खरपतवार घनत्व का मानचित्र बनाता है।
किसान तब केवल मानचित्रित क्षेत्रों पर हर्बिसाइड लगा सकते हैं। भविष्य में हम एकीकृत सिस्टम देख सकते हैं: एक रोबोट एआई विज़न का उपयोग करके निर्णय ले सकता है कि किसी विशेष खरपतवार पर स्प्रे करना है, काटना है या जलाना है, फसल के प्रकार और परिस्थितियों के आधार पर।
वास्तविक दुनिया के केस स्टडीज
आधुनिक एआई खरपतवार हटाने की तकनीक पहले से ही विश्वभर के खेतों में उपयोग में है। यहाँ कुछ उदाहरण हैं:
जॉन डीयर See & Spray
यह उद्योग-प्रमुख सिस्टम बड़े पैमाने पर अनाज की खेती में व्यापक रूप से अपनाया गया है। 2024 के परीक्षणों में, See & Spray स्प्रेयरों ने 1 मिलियन एकड़ से अधिक क्षेत्र का उपचार किया और लगभग 8 मिलियन गैलन हर्बिसाइड बचाए।
मैंने इस सिस्टम का उपयोग करके अपने हर्बिसाइड खर्च को दो-तिहाई तक कम कर दिया।
— कंसास के किसान
तकनीकी रूप से, See & Spray बूम-माउंटेड कैमरों और ऑनबोर्ड न्यूरल नेटवर्क का उपयोग करता है ताकि यह निर्णय लिया जा सके कि "खरपतवार है या नहीं।" यदि यह खरपतवार पाता है, तो मशीन व्यक्तिगत नोजल को सक्रिय करती है, जिससे बिंदु-सटीक आवेदन संभव होता है।
कार्बन रोबोटिक्स LaserWeeder
संस्थापक पॉल माइकसेल (पूर्व-उबर इंजीनियर) ने वर्षों तक एआई-चालित लेजर वीडर विकसित किया। उनका LaserWeeder G2 प्रशिक्षित CNN का उपयोग करता है जो खरपतवारों को ढूंढता है और फिर तेज़ लेजर पल्स के साथ उन्हें मारता है।
- मशीन पर पूरी तरह चलता है, क्लाउड एक्सेस की आवश्यकता नहीं
- खरपतवारों को "कलम की नोक जितना छोटा" भी समाप्त कर सकता है
- दिन या रात बड़े पैमाने पर काम करता है
- सब-मिलीमीटर सटीकता
व्यवहार में, LaserWeeder इकाइयां (ट्रैक्टर द्वारा खींची जाती हैं) दिन या रात काम कर सकती हैं और बड़े पैमाने पर खेतों को काट सकती हैं। इनमें प्रत्येक मॉड्यूल पर कई कैमरे और GPU होते हैं, और ये सब-मिलीमीटर सटीकता के साथ काम करते हैं। इस सटीकता का मतलब है कि लगभग कोई फसल नुकसान नहीं होती और अतिरिक्त मिट्टी की जुताई की आवश्यकता नहीं होती।
Ecorobotix ARA स्प्रेयर
स्विट्जरलैंड की Ecorobotix एक सौर-ऊर्जा संचालित, उच्च-सटीकता वाला स्प्रेयर बनाती है जिसे ARA कहा जाता है। इसका "प्लांट-बाय-प्लांट™" विज़न सिस्टम तेज़ गति से खरपतवारों को पहचानने के लिए डीप लर्निंग का उपयोग करता है।
रासायनिक कमी
रासायनिक उपयोग में 95% तक कमी
प्रतिक्रिया समय
प्रति पौधे निर्णय में लगभग 250 मिलीसेकंड
परीक्षणों से पता चलता है कि एआई पौधों की पहचान सब-सेंटीमीटर सटीकता के साथ कर सकता है जबकि मशीन चल रही होती है, और प्रति पौधे लगभग 250 मिलीसेकंड में निर्णय लेता है। कंपनी इसे उच्च-मूल्य वाली सब्जियों और विशेष फसलों के लिए बाजार में लाती है जहां रसायनों और श्रम की बचत महत्वपूर्ण है।
Verdant Robotics – Sharpshooter
एक स्टार्टअप Verdant Robotics ने Sharpshooter बनाया है, जो कंप्यूटर विज़न का उपयोग करके खरपतवारों को चिन्हित करता है और फिर प्रत्येक पर एक छोटा स्प्रे करता है।
परंपरागत स्प्रेइंग
- उच्च हर्बिसाइड उपयोग
- अधिक लागत
- पर्यावरणीय प्रभाव
एआई-निर्देशित सटीकता
- 96% हर्बिसाइड कमी
- 50% से अधिक लागत बचत
- न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव
यह एआई द्वारा सक्षम स्पॉट-स्प्रे तकनीक का एक और उदाहरण है, जहां विज़न सिस्टम पूरे स्प्रेयर क्रू का काम करता है।
गुएल्फ विश्वविद्यालय अनुसंधान
डॉ. मेधात मूसा के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने जैविक लिम्बा बीन्स के खेतों के लिए एक प्रोटोटाइप सिस्टम विकसित किया। एक ट्रैक्टर पर लगे एआई कैमरा रिग से खेत को स्कैन किया जाता है और खरपतवार (जैसे पिगवीड) का घनत्व मानचित्र बनाया जाता है।
छवि कैप्चर
एआई कैमरा रिग खेत को स्कैन करता है
एआई विश्लेषण
एल्गोरिदम लिम्बा बीन्स और खरपतवार में अंतर करते हैं
घनत्व मानचित्रण
सटीक खरपतवार घनत्व मानचित्र बनाता है
यह तरीका मैनुअल स्काउटिंग को बढ़ाता है: यह समय बचाता है, छूटे हुए क्षेत्रों को कम करता है, और सटीक हर्बिसाइड आवेदन का मार्गदर्शन करता है।
अन्य नवाचार
- Aigen (यूएसए): एक पूर्ण स्वायत्त पहिएदार रोबोट, Element, विकसित कर रहा है जो खेतों की गश्त करता है, सौर ऊर्जा का उपयोग करता है, और कैमरा-निर्देशित ब्लेड से खरपतवारों को भौतिक रूप से उखाड़ता है।
- FarmWise (यूएसए): ने Vulcan और Titan रोबोट बनाए हैं जो मशीन-लर्निंग पाइपलाइनों का उपयोग करके सब्जी खेतों में पंक्ति के बीच खरपतवारों की पहचान और यांत्रिक रूप से हटाने का काम करते हैं।
- स्मार्ट कल्टीवेटर: पेन स्टेट एक्सटेंशन ने ट्रैक्टर-खींचे "स्मार्ट कल्टीवेटर" (VisionWeeding का Robovator, Garford का Robocrop) पर रिपोर्ट किया है जो मशीन विज़न का उपयोग करके कल्टीवेशन उपकरणों को सटीक रूप से नियंत्रित करते हैं।
- एरियल ड्रोन: मल्टीस्पेक्ट्रल कैमरों और एआई एल्गोरिदम से लैस एरियल ड्रोन ऊपर से खरपतवार के क्षेत्रों को पहचान सकते हैं, जिससे उपचार योजना बनाने में मदद मिलती है।
संक्षेप में, चाहे बड़ा खेत हो या छोटा विशेष प्लॉट, एआई-संचालित खरपतवार हटाने वाले कई रूपों में उभर रहे हैं।
लाभ: दक्षता, लाभप्रदता और स्थिरता
एआई खरपतवार नियंत्रण स्पष्ट लाभ लाता है:
ड्रैमेटिक रासायनिक बचत
केवल खरपतवारों पर स्प्रे करके ये सिस्टम हर्बिसाइड की मात्रा को काफी कम करते हैं।
- जॉन डीयर रिपोर्ट करता है मिलियनों गैलन की बचत
- लगभग 12 ओलंपिक आकार के स्विमिंग पूल केवल 1 मिलियन एकड़ पर
- औसतन 60–76% हर्बिसाइड उपयोग में बचत
उच्च उत्पादन और फसल स्वास्थ्य
खरपतवारों को जल्दी और पूरी तरह हटाने से फसलें बेहतर बढ़ती हैं।
- छोटे खरपतवार जो मनुष्य से छूट सकते हैं, समाप्त होते हैं
- स्वस्थ और समान फसलें
- भविष्य में खरपतवार बीज दबाव कम होता है
श्रम और समय की बचत
एआई रोबोट स्वचालित रूप से खरपतवार हटाने का काम करते हैं, जिससे मानव समय बचता है।
- मैनुअल खरपतवार हटाने वालों की आवश्यकता में 37% तक कमी
- नवीनतम ऑपरेटर भी विशेषज्ञों के प्रदर्शन के बराबर
- स्वचालित सटीक खरपतवार हटाना
पर्यावरण और सुरक्षा लाभ
कम हर्बिसाइड का मतलब पानी और मिट्टी में कम प्रदूषण।
- खेतों पर कम बार जाना (ईंधन की बचत)
- कई मामलों में बिना जुताई के (मिट्टी के कटाव को रोकना)
- बेहतर खेत सुरक्षा (कम लोग रसायनों को संभालते हैं)
लागत दक्षता विश्लेषण
| लागत कारक | परंपरागत तरीका | एआई खरपतवार हटाना | बचत |
|---|---|---|---|
| हर्बिसाइड लागत | उच्च मात्रा में आवेदन | केवल लक्षित आवेदन | 60-95% कमी |
| श्रम लागत | मैनुअल खरपतवार हटाने वाली टीमें | स्वचालित संचालन | 37% कमी |
| उपकरण समय | कई बार खेतों पर जाना | एकल सटीक पास | 50%+ समय बचत |
| आरओआई समयरेखा | लागू नहीं | उच्च प्रारंभिक लागत | 1-3 वर्ष में वापसी |
ये सभी लागत बचत में बदल जाते हैं। हर्बिसाइड कमी के अलावा, किसान उपकरण समय और किराए पर लिए गए श्रम पर भी बचत करते हैं। जॉन डीयर और उसके साझेदारों ने पाया है कि यद्यपि सटीक स्प्रेयर की प्रारंभिक लागत अधिक होती है, लेकिन इनपुट बचत के कारण आरओआई केवल 1–3 वर्षों में आ सकता है। कई किसानों ने परीक्षणों में पूर्ण एआई सिस्टम उपयोग के बाद प्रति एकड़ खरपतवार नियंत्रण लागत आधी या उससे अधिक कम कर दी।
चुनौतियां और अपनाना
वादा होने के बावजूद, एआई खरपतवार हटाना अभी भी नया है और व्यापक रूप से प्रचलित नहीं है। 2024 की शुरुआत तक, केवल लगभग 27% अमेरिकी खेत किसी भी सटीक कृषि तकनीक का उपयोग खरपतवार नियंत्रण जैसे कार्यों के लिए करते हैं।
वर्तमान बाधाएं
- उपकरण की उच्च लागत
- विशेषज्ञ ज्ञान की आवश्यकता
- डेटा स्वामित्व और विश्वसनीयता पर चिंताएं
- प्रौद्योगिकी की जटिलता की चिंताएं
- ऐसे खेत जहां खरपतवार फसलों से बहुत मिलते-जुलते हैं
मैं See & Spray के बारे में संदेह में था, लेकिन इसे उपयोग करने के बाद मैं इसका समर्थक बन गया क्योंकि यह आसान और प्रभावी साबित हुआ।
— नॉर्थ डकोटा के किसान
विकास के चालक
हालांकि, उद्योग विशेषज्ञ तेजी से विकास की उम्मीद करते हैं। बढ़ती इनपुट कीमतें (उर्वरक, हर्बिसाइड, श्रम) और पर्यावरणीय दबाव अधिक किसानों को सटीक तरीकों की ओर धकेल रहे हैं।
उपकरण निर्माता
स्टार्टअप नवाचार
एआई एकीकरण
भविष्य के लिए दृष्टिकोण
एआई-चालित खरपतवार प्रबंधन अभी भी विकसित हो रहा है, लेकिन रुझान स्पष्ट हैं: स्मार्ट मशीनें बढ़ते हुए नियमित खरपतवार हटाने के कार्य संभालेंगी।
मल्टी-मोडल सेंसिंग
RGB कैमरे, मल्टीस्पेक्ट्रल इमेजिंग, यहां तक कि पौधे की गंध सेंसर को मिलाना
डायनामिक निर्णय लेना
प्रत्येक खरपतवार पर स्प्रे करना है, काटना है या जलाना है, इसका गतिशील निर्णय लेना
एकीकृत सिस्टम
लगातार सीखने के लिए खेत GPS और मानचित्रण उपकरणों के साथ एकीकरण
किसान "एक ऐसा उपकरण चाहते हैं जो सब कुछ करे" – एआई उस दृष्टि की ओर बढ़ रहा है जो मशीनों को खेत में तत्काल समस्याओं को हल करने की लचीलापन देता है।
— कृषि तकनीक विशेषज्ञ
वैश्विक स्थिरता प्रभाव
महत्वपूर्ण रूप से, ये एआई समाधान टिकाऊ कृषि के वैश्विक आवश्यकताओं के अनुरूप हैं। उपभोक्ता और नियामक कम रासायनिक अवशेष और पर्यावरण-अनुकूल खेती की मांग बढ़ा रहे हैं।
रासायनिक कमी
कुछ मामलों में 80–95% हर्बिसाइड कमी
श्रम समाधान
खेती को श्रम की कमी से अनुकूलित करने में मदद करता है
जलवायु अनुकूलन
जलवायु तनाव से निपटने वाले खेतों का समर्थन करता है
