Yabani otlar, ürünlerle güneş ışığı, su ve besinler için rekabet ettikleri için tarımda kalıcı bir sorun teşkil eder. Bugünün zorluğu sadece “yabani otları öldürmek” (bunu traktörler ve herbisitler yapabilir) değil, aynı zamanda seçici olarak – ürünlere zarar vermeden yabani otları ortadan kaldırmaktır.

En son yapay zeka ve robotik teknolojileri bu konuda güçlü yeni araçlar sunmaktadır. Bilgisayarlı görme ve makine öğrenimi kullanarak, modern tarım makineleri bireysel bitkileri “görebilir”, ürün ile yabani otu ayırt edebilir ve ardından yabani otları otomatik olarak kaldırabilir veya yok edebilir.

Bu sistemler iş gücünden tasarruf sağlamayı, kimyasal kullanımını azaltmayı ve tarımı daha verimli ve sürdürülebilir hale getirmeyi vaat ediyor.

Yapay Zeka Yabani Otları Nasıl Tanır

YZ destekli yabani ot kontrolü, bilgisayarlı görme ve derin öğrenmeye dayanır. Traktörlere, püskürtücülere veya küçük robotlara monte edilen kameralar bitkilerin görüntülerini yakalar ve YZ modelleri (çoğunlukla konvolüsyonel sinir ağları, CNN’ler) ürünleri yabani otlardan ayırt edecek şekilde eğitilir.

Örneğin, Carbon Robotics milyonlarca etiketlenmiş yabani ot ve ürün görüntüsünü yükleyerek, tamamen cihaz üzerinde çalışan (internet bağlantısı gerektirmeyen) bir yabani ot bulma CNN’si eğitir. John Deere de benzer şekilde otonom traktörlerinde ve See & Spray püskürtücülerinde gömülü görme ve CNN’ler kullanarak yabani otları gerçek zamanlı tanır. Araştırma ortamlarında, YOLO varyantları ve görsel dönüştürücüler gibi özel YZ modelleri, tarladaki yabani ot türlerini %90’ın üzerinde doğrulukla tespit etmiştir.

Sonuç olarak, modern görsel sistemler yabani otları piksel düzeyinde hassasiyetle işaretleyebilir. Makine hareket halindeyken gerçek zamanlı çalışırlar.

Örneğin, John Deere’in See & Spray kolları, saniyede binlerce metrekareyi tarayan çok sayıda kamera ve yerleşik işlemci taşır. Her küçük kamera karesi makine öğrenimi ile analiz edilerek “ürün mü yoksa yabani ot mu?” kararı verilir ve eğer yabani otsa, sistem o noktadaki püskürtme memesi anında aktive edilir.

Bu sayede YZ, bir traktörü tarladaki küçük, 2-3 yapraklı yabani otları bile tanıyabilen çok akıllı bir robota dönüştürür.

YZ Destekli Yabani Ot Yok Etme Yöntemleri

Yabani otlar tanımlandıktan sonra, farklı sistemler onları farklı şekillerde yok eder. Üç ana yaklaşım hedefe yönelik püskürtme, mekanik yabani ot temizleme ve lazer veya termal yabani ot yok etme yöntemleridir. Hepsi YZ görme teknolojisini kullanarak işlemi sadece yabani otlara odaklar.

• Hassas Püskürtme (Nokta Püskürtücüler): Bu sistemler, bir püskürtme koluna veya hareketli platforma kameralar yerleştirir ve sadece tespit edilen yabani otlara herbisit uygular. Örneğin John Deere’in See & Spray sistemi, kol üzerine monte edilmiş kameralar ve YZ kullanarak herbisit kullanımını ortalama %59 oranında azaltır.
  
  Püskürtücü, saatte 24 km hıza kadar tarlayı tarar ve yerleşik sinir ağı bir yabani ot algıladığında, o bitkinin üzerindeki tek bir memeyi aktive eder. Geleneksel püskürtme ise tüm tarlayı kimyasal ile kaplar.
  
  Araştırmalar, bu tür nokta püskürtme robotlarının herbisit hacmini 20 kat azaltabileceğini ve kimyasal kullanımını %95’e kadar düşürebileceğini gösteriyor. İsviçreli tarım teknolojisi şirketi Ecorobotix de, YZ yazılımı kullanarak ürünlerden yabani otları ayırt eden ve sadece istenmeyen bitkileri püskürten ultra hassas bir saha püskürtücüsünü tanıtıyor.
  
  Pratikte, bu YZ püskürtücüler milyonlarca galon kimyasal tasarrufu sağladı – John Deere, 2024’te See & Spray sisteminin 1 milyon dönümden fazla alanda yaklaşık 8 milyon galon herbisit tasarrufu yaptığını bildiriyor.

• Mekanik Yabani Ot Temizleyiciler: Bazı otonom robotlar püskürtme yerine fiziksel araçlar kullanır. Örneğin, Aigen’in Element robotu (büyük teknoloji şirketleri tarafından destekleniyor), kameralar ve YZ ile mekanik bir “çapa”yı birleştirerek yabani otları kökünden keser.
  
  Robot, ürün sıraları arasında ilerlerken algoritmaları tespit edilen yabani otları kesmek için keskin bir bıçağı yönlendirir. Bu temas yöntemi ürünlere zarar vermez. Element, güneş ve rüzgar enerjisiyle çalışır ve kimyasal kullanmadan sürekli yabani ot temizliği için tasarlanmıştır.
  
  Benzer şekilde, FarmWise ve Verdant Robotics gibi girişimler YZ destekli kültivatörler geliştirdi. Verdant’ın “Sharpshooter” robotu, bilgisayarlı görme kullanarak her yabani ota çok küçük bir herbisit dozu püskürtür ve girdileri yaklaşık %96 oranında azaltır. Mekanik yöntemler, herbisit kullanımının sorunlu olduğu organik veya özel ürünler için özellikle umut vericidir.

• Lazer ve Termal Yabani Ot Temizliği: Çok yenilikçi bir yöntem, yüksek güçlü lazerler veya ısı ışınları kullanarak yabani otları yok etmektir. Carbon Robotics (ABD), bir traktör tarafından çekilen ve çok sayıda 240 watt lazer ve kameraya sahip LaserWeeder G2 makinesini geliştirdi.
  
  Sinir ağları destekli görme sistemi bitkileri tarar ve ardından lazerleri kullanarak yabani otun ana dokularını hassas şekilde yakar. Bu yöntem kimyasal içermez ve son derece hassastır: Carbon Robotics, milimetrenin altında hedefleme yapabildiğini ve saatte milyonlarca görüntüyü işleyebildiğini iddia ediyor.
  
  (Birleşik Krallık’ta benzer bir sistem olan Map & Zap da YZ destekli lazerlerle %90’ın üzerinde etkinlik sağlıyor.) Diğer bir termal seçenek ise alevlendirmedir; bazı makineler yabani otları soldurmak için yönlendirilmiş ısı kullanır.
  Bu lazer/termal sistemlerin hepsinde YZ görme kritik önemdedir – olmadan yüksek enerjili ışın her şeyi yakardı.

Bu farklı yabani ot temizleme yöntemleri bir arada da kullanılabilir. Örneğin, Guelph Üniversitesi, lima fasulyesi tarlalarında yabani ot yoğunluğu haritası çıkaran traktör monteli bir YZ tarayıcı geliştirdi.

Çiftçiler, haritalanan alanlara sadece o bölgelerde herbisit uygulayabilir. Gelecekte entegre sistemler görebiliriz: Bir robot, ürün türü ve koşullara bağlı olarak bir yabani otu püskürtüp kesmeye ya da yakmaya karar verebilir.

Gerçek Dünya Vaka Çalışmaları

Modern YZ destekli yabani ot temizleme teknolojisi dünya çapında çiftliklerde kullanılmaktadır. İşte birkaç örnek:

• John Deere See & Spray: Bu sektörde öncü sistem, büyük ölçekli tahıl tarımında yaygın olarak benimsenmiştir. 2024 denemelerinde See & Spray püskürtücüler 1 milyondan fazla dönümü işleyerek yaklaşık 8 milyon galon herbisit tasarrufu sağlamıştır.
  
  Şirket, mısır, soya ve pamuk tarlalarında ortalama %59 herbisit azaltımı bildirmektedir. Çiftçiler See & Spray sayesinde önemli tasarruflar elde ettiklerini belirtiyor: Kansas’lı bir üretici, sistemle herbisit maliyetlerini üçte bir oranında düşürdüğünü söylüyor.
  
  Teknik olarak, See & Spray kol üzerine monte edilmiş kameralar ve yerleşik sinir ağları kullanarak “yabani ot mu değil mi” kararını verir. Yabani ot tespit edilirse, makine nokta hassasiyetinde uygulama için tek bir memeyi aktive eder.

• Carbon Robotics LaserWeeder: Kurucu Paul Mikesell (eski Uber mühendisi), YZ destekli lazerli yabani ot temizleyici geliştirmek için yıllar harcadı. LaserWeeder G2, eğitilmiş bir CNN kullanarak yabani otları bulur ve ardından hızlı lazer darbeleriyle yok eder.
  
  Sistem tamamen makine üzerinde çalışır, bulut erişimi gerektirmez. Carbon Robotics, lazerlerinin “bir kalem ucu kadar küçük” yabani otları bile ürünlerle rekabet etmeden yok edebildiğini vurgular.
  
  Pratikte, traktör tarafından çekilen LaserWeeder birimleri gece gündüz çalışabilir ve büyük alanlarda tarlaları temizleyebilir. Her modülde çok sayıda kamera ve GPU bulunur ve milimetrenin altında hassasiyetle çalışır.
  
  Bu hassasiyet sayesinde neredeyse hiç ürün zarar görmez ve ekstra toprak işleme gerekmez.

• Ecorobotix ARA Püskürtücü: İsviçreli Ecorobotix, güneş enerjili, yüksek hassasiyetli bir püskürtücü olan ARA’yı üretmektedir. “Bitki bazlı” görme sistemi, yüksek hızda yabani otları tespit etmek için derin öğrenme kullanır.
  
  Ecorobotix, sadece yabani otları hedef aldığı için kimyasal kullanımında %95’e varan azalma sağladığını iddia ediyor. Testler, YZ’nin makine hareket halindeyken yabani ot türlerini santimetrenin altında doğrulukla tanıyabildiğini ve bitki başına yaklaşık 250 milisaniyede karar verdiğini gösteriyor.
  
  Şirket, bu teknolojiyi kimyasal ve iş gücü tasarrufunun kritik olduğu yüksek değerli sebzeler ve özel ürünler için pazarlıyor.

• Verdant Robotics – Sharpshooter: Verdant Robotics adlı girişim, bilgisayarlı görme kullanarak yabani otları tespit eden ve ardından her birine çok küçük bir püskürtme yapan Sharpshooter robotunu geliştirdi.
  
  Denemelerde, Verdant Sharpshooter’ın herbisit kullanımını %96 oranında azaltabildiğini ve yabani ot temizleme maliyetlerini geleneksel yöntemlere kıyasla %50’den fazla düşürdüğünü bildirdi.
  
  Bu, YZ destekli nokta püskürtme teknolojisinin başka bir örneğidir; burada görme sistemi, bir ekip püskürtücünün işini tek başına yapar.

• Guelph Üniversitesi Yabani Ot Taraması Robotu: Dr. Medhat Moussa liderliğindeki araştırmacılar, organik lima fasulyesi çiftlikleri için bir prototip sistem geliştirdi. Traktöre monte edilen YZ kamera sistemi, tarlayı tarar ve örneğin yabani ot olan pigweed için yabani ot yoğunluk haritası oluşturur.
  
  Algoritmalar birçok görüntüyü birleştirerek lima fasulyesi ile yabani otları ayırt eder, böylece çiftçi hangi tarlanın hangi bölgesinin dikkat gerektirdiğini tam olarak bilir.
  
  Bu yaklaşım manuel taramayı destekler: zaman kazandırır, gözden kaçan alanları azaltır ve hassas herbisit uygulamasını yönlendirir. Aşağıdaki görsel, otonom tarama makinesini tarlada göstermektedir.

• Diğer Yenilikler: Aigen (ABD), güneş enerjisiyle çalışan ve kamera rehberli bıçaklarla yabani otları fiziksel olarak söken tam otonom tekerlekli robot Element üzerinde çalışıyor.
  
  FarmWise (ABD), sebze çiftliklerinde sıra arası yabani otları tanıyıp mekanik olarak temizleyen özel makine öğrenimi sistemlerine sahip Vulcan ve Titan robotlarını geliştirdi.
  
  Penn State Extension ve diğerleri, makine görüşü kullanarak kültivatörleri hassas şekilde yönlendiren traktör çekmeli “akıllı kültivatörler” (VisionWeeding’in Robovator’u, Garford’un Robocrop’u) hakkında raporlar yayınladı.
  
  Hatta multispektral kameralar ve YZ algoritmalarıyla donatılmış insansız hava araçları, yukarıdan yabani ot alanlarını tespit ederek uygulama planlamaya yardımcı oluyor.
  
  Kısacası, ister büyük bir çiftlik ister küçük bir özel alan olsun, YZ destekli yabani ot temizleyiciler birçok biçimde ortaya çıkıyor.

Faydalar: Verimlilik, Karlılık ve Sürdürülebilirlik

YZ destekli yabani ot kontrolü açık avantajlar sunar:

• Çarpıcı Kimyasal Tasarrufu: Sadece yabani otlara püskürtme yaparak, bu sistemler herbisit miktarını ciddi şekilde azaltır. Örneğin John Deere, sadece 1 milyon dönümde yaklaşık milyonlarca galon tasarruf sağladığını bildiriyor – bu yaklaşık 12 olimpik yüzme havuzuna eşdeğerdir.
  
  Çalışmalar, test tarlalarında ortalama %60-76 arası herbisit tasarrufu olduğunu gösteriyor. Daha az kimyasal kullanımı, çiftçilerin bütçesine ve çevreye fayda sağlar.

• Daha Yüksek Verim ve Ürün Sağlığı: Yabani otların daha erken ve daha eksiksiz temizlenmesi, ürünlerin gelişimini destekler. YZ sistemleri, insanların gözden kaçırabileceği küçük yabani otları ortadan kaldırabilir, böylece kaynak hırsızlığı önlenir.
  
  YZ destekli yabani ot temizleyiciler kullanan çiftçiler genellikle daha sağlıklı, daha homojen ürünler ve daha yüksek kalite verim bildirir. YZ, yabani otları tam “büyüme noktasında” yok ettiği için gelecekteki yabani ot tohumu baskısını da azaltır.

• İş Gücü ve Zaman Tasarrufu: Yabani ot temizliği geleneksel olarak el ile veya dikkatli traktör sürüşüyle yapılır ve yoğun iş gücü gerektirir. YZ robotları bu işi otomatik olarak yaparak insan zamanını serbest bırakır.
  
  Örneğin, hassas robotlar zorlu sıra ürünlerinde manuel yabani ot temizleyicilere olan ihtiyacı %37’ye kadar azaltabilir. Bir çiftçi, See & Spray kullanarak acemi bir operatörün bile uzman bir biçerdöver sürücüsü performansına ulaşabildiğini söyledi; bu YZ desteği sayesinde mümkün oldu.

• Çevresel ve Güvenlik Kazanımları: Daha az herbisit, su ve toprakta daha az kimyasal akışı anlamına gelir. Hedefe yönelik teknikler ayrıca tarlada daha az geçiş yapılmasını sağlar (yakıt tasarrufu) ve çoğu durumda toprak işleme yapılmaz (toprak erozyonunu önler).
  
  McKinsey danışmanlık şirketi, bu tür otomasyonun “üçlü kazanım” sağladığını belirtir: daha yüksek verimlilik, daha iyi tarım güvenliği (daha az kimyasal teması) ve sürdürülebilirlik hedeflerine ilerleme.

• Maliyet Verimliliği: Tüm bunlar maliyet tasarrufuna dönüşür. Herbisit azaltımının yanı sıra, çiftçiler ekipman kullanım süresi ve dışarıdan işçi maliyetlerinden tasarruf eder.
  
  John Deere ve ortakları, hassas püskürtücülerin başlangıçta daha pahalı olmasına rağmen, girdilerdeki tasarruf sayesinde yatırımın 1-3 yıl içinde geri dönebileceğini buldu. Denemelerde birçok üretici, YZ sistemini tam olarak kullanmaya başladıktan sonra dönüm başına yabani ot kontrol maliyetlerini yarı yarıya veya daha fazla düşürdü.

Zorluklar ve Benimseme

Vaadlerine rağmen, YZ destekli yabani ot temizliği hâlâ yeni ve yaygın değil. 2024 başı itibarıyla ABD’de sadece yaklaşık %27’si yabani ot kontrolü gibi görevler için herhangi bir hassas tarım teknolojisi kullanıyor.

Engeller arasında yüksek ekipman maliyeti, uzmanlık gereksinimi ve veri sahipliği ile güvenilirlik endişeleri bulunuyor. Bazı çiftçiler teknoloji karmaşıklığından çekiniyor veya tarlalarında ürünlere çok benzeyen yabani otlar olduğu için görsel tabanlı ayırmanın zor olduğunu düşünüyor.

Örneğin, Kuzey Dakota’dan bir çiftçi See & Spray konusunda şüpheciydi, ancak kullandıktan sonra kolay ve etkili olduğunu görünce inandı.

Ancak sektör uzmanları hızlı büyüme bekliyor. Artan girdi fiyatları (gübre, herbisit, iş gücü) ve çevresel baskılar daha fazla çiftçiyi hassas yöntemlere yönlendiriyor.

Deere gibi büyük tarım ekipmanı üreticileri “otonomi kitleri” sunuyor ve YZ yeteneklerini öne çıkarıyor, yeni girişimler ise büyük tarım yatırımcılarının ilgisini çekiyor.

Yazılımlar da kolaylaşıyor – bazı çiftçiler, tarlada operasyon planlama ve veri analizine yardımcı olması için ChatGPT gibi üretken YZ araçlarını deniyor.

Zamanla, maliyetler düştükçe ve arayüzler geliştikçe, YZ destekli yabani ot kontrol araçları büyük çiftliklerden orta ve küçük ölçekli işletmelere de yayılacaktır.

Gelecek İçin Öngörüler

YZ destekli yabani ot yönetimi hâlâ gelişmekte, ancak eğilimler açık: Daha akıllı makineler rutin yabani ot temizliği görevlerini giderek daha fazla üstlenecek.

Gelecekte sistemler, RGB kameralar, multispektral görüntüleme ve hatta bitki kokusu sensörleri gibi algılama modlarını birleştirerek, her yabani otu püskürtüp kesmeye ya da yakmaya dinamik olarak karar verebilir.

Muhtemelen çiftlik GPS ve haritalama araçlarıyla entegre olacak, böylece kararlar kaydedilip sonraki uygulamalar için öğrenilecek.

Bir uzmanın dediği gibi, çiftçiler “her şeyi yapan bir araç” istiyor – YZ, makinelerin tarladaki sorunları anında çözme esnekliğini sağlayarak bu vizyona doğru ilerliyor.

Önemli olarak, bu YZ çözümleri sürdürülebilir tarım için küresel ihtiyaçlarla uyumludur. Tüketiciler ve düzenleyiciler giderek daha düşük kimyasal kalıntılar ve çevre dostu tarım talep ediyor.

>>> Bilmediğiniz bir şey: Yapay Zeka ile Bitki Zararlıları ve Hastalıklarını Nasıl Tahmin Edebilirsiniz

Bazı durumlarda herbisit kullanımını %80-95 oranında azaltarak, YZ destekli yabani ot temizleyiciler bu hedefleri doğrudan destekler. Ayrıca çiftliklerin iş gücü sıkıntısı ve iklim stresine uyum sağlamasına yardımcı olur.

Kısacası, YZ kontrollü yabani ot tespiti ve temizliği, tarımda oyun değiştirici bir teknoloji olarak ortaya çıkıyor – gelecekte tarımı daha temiz, daha güvenli ve daha verimli hale getirme sözü veriyor.