Buruienile reprezintă o problemă persistentă în agricultură deoarece concurează cu culturile pentru lumină solară, apă și nutrienți. Provocarea de astăzi nu este doar „uciderea buruienilor” (tractoarele și erbicidele pot face asta), ci să o facem selectiv – eliminând buruienile fără a afecta culturile.

Inteligența artificială și robotica de ultimă generație oferă acum instrumente puternice pentru aceasta. Folosind viziunea computerizată și învățarea automată, mașinile agricole moderne pot „vedea” plantele individuale, pot distinge cultura de buruiană și apoi pot elimina sau distruge automat buruienile.

Aceste sisteme promit să economisească forță de muncă, să reducă utilizarea chimicalelor și să facă agricultura mai eficientă și durabilă.

Cum identifică AI buruienile

Controlul buruienilor bazat pe AI se sprijină pe viziunea computerizată și învățarea profundă. Camere montate pe tractoare, pulverizatoare sau roboți mici capturează imagini ale plantelor, iar modelele AI (adesea rețele neuronale convoluționale, CNN) sunt antrenate să distingă culturile de buruieni.

De exemplu, Carbon Robotics încarcă milioane de imagini etichetate cu buruieni și culturi pentru a antrena o rețea CNN de identificare a buruienilor, care rulează pe echipamentul LaserWeeder complet local (fără nevoie de internet). John Deere folosește în mod similar viziune integrată și CNN-uri în tractoarele autonome și pulverizatoarele See & Spray pentru a recunoaște buruienile în timp real. În cercetare, modele AI personalizate precum variantele YOLO și transformatoarele de viziune au atins o acuratețe de peste 90% în identificarea speciilor de buruieni pe câmp.

Rezultatul este că sistemele moderne de viziune pot semnala buruienile cu precizie la nivel de pixel. Ele funcționează în timp real pe măsură ce mașina se deplasează.

De exemplu, brațele pulverizatorului See & Spray de la John Deere sunt echipate cu numeroase camere și procesoare integrate care scanează mii de metri pătrați pe secundă. Fiecare cadru mic de cameră este analizat prin învățare automată pentru a decide „cultură sau buruiană?”, iar dacă este buruiană, sistemul activează instantaneu duza de pulverizare pentru acel punct.

Practic, AI transformă un tractor într-un robot foarte inteligent, capabil să identifice chiar și buruieni mici cu 2–3 frunze pe câmp.

Metode de eliminare a buruienilor bazate pe AI

Odată ce buruienile sunt identificate, diferite sisteme le elimină în moduri diferite. Cele trei abordări principale sunt pulverizarea țintită, combaterea mecanică și combaterea cu laser sau termică. Toate folosesc viziunea AI pentru a concentra tratamentul doar pe buruieni.

• Pulverizare de precizie (pulverizatoare spot): Aceste sisteme montează camere pe un braț de pulverizare sau pe o platformă mobilă și aplică erbicid doar pe buruienile detectate. Sistemul See & Spray de la John Deere, de exemplu, folosește camere montate pe braț și AI pentru a reduce utilizarea erbicidelor cu aproximativ 59% în medie.
  
  Pulverizatorul scanează câmpul cu viteze de până la 24 km/h, iar ori de câte ori o rețea neuronală recunoaște o buruiană, activează o duză individuală deasupra plantei respective. În contrast, pulverizarea convențională acoperă întregul câmp.
  
  Cercetările arată că astfel de roboți cu pulverizare spot pot reduce volumul de erbicid de 20 de ori și pot tăia utilizarea chimicalelor până la 95%. Ecorobotix (o companie elvețiană de agritech) promovează un pulverizator de câmp ultra-precis care folosește software AI pentru a distinge buruienile de culturi și a pulveriza doar plantele nedorite.
  
  În practică, aceste pulverizatoare AI au economisit milioane de galoane de chimicale – John Deere raportează că See & Spray a salvat aproximativ 8 milioane de galoane de erbicid pe peste un milion de acri în 2024.

• Combaterea mecanică a buruienilor: Unii roboți autonomi folosesc unelte fizice în loc de pulverizatoare. De exemplu, robotul Element de la Aigen (finanțat de mari companii tech) combină camere și AI cu o „săpăligă” mecanică care taie buruienile de la rădăcină.
  
  Pe măsură ce robotul se deplasează între rândurile de culturi, algoritmii săi direcționează o lamă ascuțită pentru a tăia buruienile detectate. Deoarece este o metodă de contact, culturile rămân neatinse. Element funcționează pe bază de energie solară/eoliană și este proiectat pentru combatere continuă fără chimicale.
  
  În mod similar, startup-uri precum FarmWise și Verdant Robotics au construit cultivatoare ghidate de AI. Robotul „Sharpshooter” de la Verdant, de exemplu, folosește viziunea computerizată pentru a pulveriza o doză mică de erbicid doar pe fiecare buruiană, reducând consumul de inputuri cu ~96%. Metodele mecanice sunt deosebit de promițătoare pentru culturile organice sau speciale, unde utilizarea erbicidelor este problematică.

• Combaterea cu laser și termică: O metodă foarte inovatoare folosește lasere puternice sau fascicule de căldură pentru a distruge buruienile. Carbon Robotics (SUA) a dezvoltat LaserWeeder G2, o mașină trasă de tractor cu multiple lasere de 240 wați și camere.
  
  Sistemul său de viziune (alimentat de rețele neuronale) scanează plantele și apoi declanșează laserele pentru a arde precis țesuturile centrale ale buruienii. Această abordare este fără chimicale și extrem de precisă: Carbon Robotics afirmă o țintire submilimetrică și poate procesa milioane de imagini pe oră.
  
  (Un sistem similar din Marea Britanie, numit Map & Zap, folosește lasere ghidate de AI cu o eficiență de peste 90%). O altă opțiune termică este flacăra; unele mașini folosesc căldură direcționată pentru a ofili buruienile.
  În toate aceste sisteme laser/termice, viziunea AI este esențială – fără ea fasciculul de înaltă energie ar distruge totul.

Aceste metode diferite de combatere pot fi și combinate. De exemplu, Universitatea din Guelph a construit un scanner AI montat pe tractor care cartografiază densitatea buruienilor în culturile de fasole lima.

Fermierii pot aplica apoi erbicid doar pe zonele cartografiate. În viitor, este posibil să vedem sisteme integrate: un robot ar putea folosi viziunea AI pentru a decide dacă să pulverizeze, să taie sau să ardă o buruiană în funcție de tipul culturii și condiții.

Studii de caz din lumea reală

Tehnologia modernă de combatere a buruienilor cu AI este deja utilizată pe ferme din întreaga lume. Iată câteva exemple:

• John Deere See & Spray: Acest sistem de top în industrie a fost adoptat pe scară largă în agricultura de cereale la scară mare. În testele din 2024, pulverizatoarele See & Spray au tratat peste 1 milion de acri și au economisit ~8 milioane de galoane de erbicid.
  
  Compania raportează reduceri medii de erbicid de ~59% în culturile de porumb, soia și bumbac. Fermierii apreciază economiile dramatice: un cultivator din Kansas spune că și-a redus costurile cu erbicidele cu două treimi folosind sistemul.
  
  Din punct de vedere tehnic, See & Spray folosește camere montate pe braț și rețele neuronale integrate pentru a decide „buruiană sau nu”. Dacă detectează o buruiană, mașina activează o duză individuală, permițând o aplicare cu precizie punctuală.

• Carbon Robotics LaserWeeder: Fondatorul Paul Mikesell (fost inginer Uber) a petrecut ani dezvoltând un erbicidator cu laser bazat pe AI. LaserWeeder G2 folosește o rețea CNN antrenată pentru a găsi buruienile și apoi le lovește cu impulsuri rapide de laser.
  
  Sistemul funcționează complet local, fără acces la cloud. Carbon Robotics subliniază eficiența: laserele pot elimina buruieni „de dimensiunea vârfului unui pix” înainte ca acestea să concureze cu culturile.
  
  În practică, unitățile LaserWeeder (tractate de tractoare) pot funcționa zi și noapte și pot acoperi câmpuri la scară largă. Au multiple camere și GPU-uri pe modul și operează cu o precizie submilimetrică.
  
  Această precizie înseamnă că practic nicio cultură nu este afectată și nu este necesară o prelucrare suplimentară a solului.

• Ecorobotix ARA Sprayer: Compania elvețiană Ecorobotix produce un pulverizator solar de înaltă precizie numit ARA. Sistemul său de viziune „Plant-by-Plant™” folosește învățarea profundă pentru a detecta rapid buruienile.
  
  Ecorobotix afirmă o reducere de până la 95% a utilizării chimicalelor deoarece țintește doar buruienile. Testele arată că AI poate identifica speciile de buruieni cu o precizie sub-centimetrică în timp ce mașina se deplasează, luând decizii în ~250 milisecunde per plantă.
  
  Compania îl promovează pentru legume de valoare ridicată și culturi speciale unde economisirea chimicalelor și a muncii este esențială.

• Verdant Robotics – Sharpshooter: Startup-ul Verdant Robotics a construit Sharpshooter, un robot care folosește viziunea computerizată pentru a semnala buruienile și apoi aplică o pulverizare mică pe fiecare.
  
  În teste, Verdant a raportat că Sharpshooter poate reduce inputurile de erbicid cu 96% și costurile de combatere a buruienilor cu peste 50% comparativ cu metodele tradiționale.
  
  Acesta este un alt exemplu de tehnologie spot-spray susținută de AI, unde sistemul de viziune face munca unei întregi echipe de pulverizatori.

• Robotul de recunoaștere a buruienilor al Universității din Guelph: Cercetătorii conduși de Dr. Medhat Moussa au dezvoltat un prototip pentru ferme organice de fasole lima. Un sistem de camere AI montat pe tractor scanează câmpul și produce o hartă a densității buruienilor pentru, de exemplu, știrul.
  
  Algoritmii combină multe imagini, distingând fasolea lima de buruieni, astfel încât fermierul știe exact ce zone ale câmpului necesită atenție.
  
  Această abordare completează recunoașterea manuală: economisește timp, reduce zonele neobservate și ghidează aplicarea precisă a erbicidelor. Imaginea de mai jos arată mașina lor autonomă de recunoaștere pe câmp.

• Alte inovații: Aigen (SUA) dezvoltă un robot complet autonom pe roți, Element, care patrulează câmpurile, folosește energie solară și smulge fizic buruienile cu lame ghidate de camere.
  
  FarmWise (SUA) a creat roboții Vulcan și Titan care folosesc fluxuri proprii de învățare automată pentru a identifica și elimina mecanic buruienile dintre rândurile de legume.
  
  Extensia Penn State și alții raportează despre „cultivatoare inteligente” trase de tractoare (Robovator de la VisionWeeding, Robocrop de la Garford) care folosesc viziunea computerizată pentru a ghida precis uneltele de cultivare.
  
  Chiar și dronele echipate cu camere multispectrale și algoritmi AI pot detecta pete de buruieni de sus, ajutând la planificarea tratamentelor.
  
  Pe scurt, fie că este vorba de o fermă mare sau o parcelă specializată mică, erbicidatoarele cu AI apar în multe forme.

Beneficii: Eficiență, Profitabilitate și Durabilitate

Controlul buruienilor cu AI aduce avantaje clare:

• Economii dramatice la chimicale: Prin pulverizarea doar a buruienilor, aceste sisteme reduc drastic volumul de erbicid. De exemplu, John Deere raportează milioane de galoane economisite – echivalentul a aproximativ 12 piscine olimpice pe doar 1 milion de acri.
  
  Studii arată economii medii de 60–76% în utilizarea erbicidelor pe câmpurile testate. Reducerea chimicalelor aduce beneficii atât bugetului fermierilor, cât și mediului.

• Randamente mai mari și sănătatea culturilor: Eliminarea buruienilor mai devreme și mai complet ajută culturile să prospere. Sistemele AI pot elimina buruieni mici pe care oamenii le-ar putea rata, înainte ca acestea să fure resurse.
  
  Fermierii care folosesc erbicidatoare AI raportează adesea culturi mai sănătoase, mai uniforme și recolte de calitate superioară. Deoarece AI elimină buruienile chiar la „punctul de creștere”, reduce și presiunea semințelor de buruieni în viitor.

• Economii de muncă și timp: Combaterea buruienilor este tradițional o muncă intensă (manuală sau cu tractor condus cu grijă). Roboții AI fac această muncă automat, eliberând timpul oamenilor.
  
  De exemplu, roboții de precizie reduc nevoia de muncitori manuali cu până la 37% în condiții dificile de culturi pe rânduri. Un fermier a spus că folosirea See & Spray a permis chiar și unui operator începător să atingă performanța unui combinator expert, datorită asistenței AI.

• Beneficii pentru mediu și siguranță: Mai puțin erbicid înseamnă mai puțin scurgeri în apă și sol. Tehnicile țintite înseamnă și mai puține treceri peste câmpuri (reducând consumul de combustibil) și, în multe cazuri, fără lucrări ale solului (prevenind eroziunea).
  
  Consultanța McKinsey notează un „triplu câștig” pentru această automatizare: productivitate mai mare, siguranță sporită pe ferme (mai puțini oameni manipulează chimicale) și progres spre obiectivele de durabilitate.

• Eficiență a costurilor: Toate acestea se traduc în economii financiare. Pe lângă reducerea erbicidelor, fermierii economisesc timp de echipament și costuri cu forța de muncă.
  
  John Deere și partenerii au constatat că, deși pulverizatoarele de precizie costă mai mult inițial, rentabilitatea investiției poate apărea în doar 1–3 ani datorită economiilor la inputuri. Mulți cultivatori din teste și-au redus costurile de combatere a buruienilor pe acru la jumătate sau mai mult după ce au adoptat complet sistemul AI.

Provocări și adoptare

În ciuda promisiunilor, combaterea buruienilor cu AI este încă nouă și nu este încă răspândită pe scară largă. La începutul anului 2024, doar ~27% dintre fermele din SUA folosesc tehnologii de agricultură de precizie pentru sarcini precum controlul buruienilor.

Barierile includ costul ridicat al echipamentului, necesitatea unor cunoștințe specializate și preocupările legate de proprietatea și fiabilitatea datelor. Unii fermieri sunt, de asemenea, îngrijorați de complexitatea tehnologiei sau au câmpuri cu buruieni care seamănă prea mult cu culturile pentru o sortare ușoară bazată pe viziune.

De exemplu, un fermier din Dakota de Nord a recunoscut că era sceptic față de See & Spray, dar după ce l-a folosit a devenit convins deoarece s-a dovedit ușor și eficient.

Totuși, experții din industrie se așteaptă la o creștere rapidă. Creșterea prețurilor la inputuri (îngrășăminte, erbicide, muncă) și presiunile de mediu determină tot mai mulți fermieri să adopte metode de precizie.

Mari producători de echipamente agricole precum Deere lansează „kituri de autonomie” și promovează capabilitățile AI, în timp ce startup-urile noi atrag investitori importanți din agricultură.

Software-ul devine și el mai accesibil – unii fermieri experimentează chiar cu instrumente AI generative (precum ChatGPT) pentru a ajuta la planificarea operațiunilor și analiza datelor din câmp.

În timp, pe măsură ce costurile scad și interfețele se îmbunătățesc, instrumentele AI pentru combaterea buruienilor ar trebui să se răspândească de la ferme mari la cele medii și mici.

Perspective pentru viitor

Gestionarea buruienilor bazată pe AI este încă în evoluție, dar tendințele sunt clare: mașinile mai inteligente vor prelua tot mai mult sarcinile de combatere rutinieră a buruienilor.

Sistemele viitoare ar putea combina moduri de detectare (camere RGB, imagistică multispectrală, chiar senzori de miros al plantelor) și vor decide dinamic dacă să pulverizeze, să taie sau să ardă fiecare buruiană.

Probabil se vor integra cu GPS-ul fermei și instrumentele de cartografiere, astfel încât deciziile să fie înregistrate și învățate pentru data viitoare.

După cum a spus un expert, fermierii doresc „un instrument care să facă totul” – AI se îndreaptă spre această viziune oferind mașinilor flexibilitatea de a rezolva problemele pe loc în câmp.

Crucial, aceste soluții AI sunt în acord cu nevoile globale pentru o agricultură durabilă. Consumatorii și autoritățile cer tot mai mult reziduuri chimice reduse și practici agricole ecologice.

>>> Poate nu știți: Cum să preziceți dăunătorii și bolile plantelor cu ajutorul inteligenței artificiale

Reducând utilizarea erbicidelor cu 80–95% în unele cazuri, erbicidatoarele AI susțin direct aceste obiective. Ele ajută, de asemenea, fermele să se adapteze la lipsa forței de muncă și la stresul climatic.

Pe scurt, detectarea și eliminarea buruienilor controlate de AI devin o tehnologie revoluționară în agricultură – una care promite să facă agricultura mai curată, mai sigură și mai productivă pentru viitor.