Smart Agriculture in open source, grazie a Microsoft

Microsoft ha rilasciato in open source FarmVibes.AI, una collezione di modelli di intelligenza artificiale che possono essere utilizzati in ambito Smart Agriculture, nello sviluppo di applicazioni di analisi evoluta dei dati. FarmVibes.AI fa parte di progetto più ampio - Project FarmVibes - i cui componenti saranno tutti, man mano, portati in open source e resi disponibili per ricercatori, data scientist e sviluppatori.

L'obiettivo, spiega Microsoft, è stimolare la crescita della data-driven agriculture. Un approccio in cui l'intelligenza artificiale elabora i dati raccolti - letteralmente - sul campo per arrivare a conclusioni utili all'attività degli agricoltori. Ad esempio, quali concimi usare e dove in funzione del tipo di coltivazioni, del loro stato e delle condizioni climatiche. Oppure, dove e a che profondità piantare nuovi semi, in funzione della composizione del suolo.

La data-driven agriculture promette di poter aumentare la produzione delle coltivazioni in maniera che sia adeguata alle necessità crescenti della popolazione ma che sia allo stesso tempo sostenibile. Ogni miglioramento introdotto alle coltivazioni dall'uso dell'intelligenza artificiale, poi, ha una doppia valenza. L'agricoltura è infatti anche tra le cause dell'emergenza climatica, quindi renderla più sostenibile non è solo un bene per il mercato ma anche un beneficio per il pianeta.

FarmVibes.AI comprende al momento quattro algoritmi mirati. Async Fusion esamina i dati raccolti da sensori applicati al suolo delle coltivazioni e li combina con rilevazioni aeree multispettrali compiute con droni o direttamente con immagini catturate via satellite. Analizzando tutti questi rilevamenti, l'algoritmo può visualizzare mappe dettagliate con la distribuzione di variabili importanti, come la concentrazione di nutrienti o l'umidità nel suolo.

DeepMC è invece un algoritmo per le previsioni meteo di precisione. Analizza i dati provenienti dai sensori collocati nei campi e li confronta con le previsioni meteorologiche tradizionali, per arrivare a previsioni che siano molto più mirate nelle zone di interesse. Le previsioni pubbliche, infatti, possono rivelarsi inadeguate per le concrete necessità dei coltivatori.

SpaceEye è un algoritmo di supporto che si applica alle immagini raccolte via satellite. Usa il machine learning per "cancellare" le nuvole in queste immagini, dando quindi al coltivatore una visione più utile dell'ambiente che intende monitorare ma che non può raggiungere con droni a bassa quota. FarmVibes.AI comprende infine uno strumento di simulazione che stima come e quanto specifiche tecniche di coltivazione variano la quantità di anidride carbonica immagazzinata nel suolo. Idealmente, i coltivatori dovrebbero preferire le tecniche che liberano nell'aria la minor quantità possibile di CO2.

Un progetto più ampio

Project FarmVibes ha altre tre componenti che saranno rilasciate in open source. Quella più importante è probabilmente FarmVibes.Edge, un dispositivo di elaborazione che, nello spazio occupato da un PC convenzionale, ha tutto quello che serve per eseguire le elaborazioni convenzionali e gli algoritmi di intelligenza artificiale e computer vision che servono alla Smart Agriculture. Si tratta in sostanza di un'architettura per un nodo di edge computing pensato per le aziende agricole che non possono essere sempre connesse al cloud.

La connettività per grandi coltivazioni in spazi aperti è un problema in generale. Se ne occupa un altro componente di Project FarmVibes: FarmVibes.Connect. Questo permette di realizzare una copertura radio usando le frequenze libere dello spettro televisivo, che si può occupare localmente senza chiedere particolari autorizzazioni. FarmVibes.Connect abilita sia una copertura broadband "stile WiFi" per la connettività generica, sia una narrowband per applicazioni IoT a lungo raggio (decine di chilometri) e con centinaia di dispositivi sul campo.

L'ultimo - per ora - componente di Project FarmVibes è apparentemente più semplice: FarmVibes.Bot, una piattaforma per lo sviluppo di chatbot basati su AI che sappiano gestire un dialogo mirato con i coltivatori. La pattaforma serve soprattutto alle organizzazioni che devono interfacciarsi e scambiare informazioni con piccoli coltivatori geograficamente dispersi e senza una grande dotazione informatica (i chatbot possono comunicare anche semplicemente via SMS). FarmVibes.Bot è già usato, spiega Microsoft, da oltre 500 mila coltivatori dell'Africa sub-sahariana.