26 年 2023 月 XNUMX 日 (Nanowerkスポットライト) 研究者たちは、センサーや無線データ転送などの先進技術を通じて、食品と農業の実践を強化することを長い間模索してきました。作物と食品の品質を効率的に監視することに関する永続的な課題により、進歩が遅れています。現在、新たなナノ製造技術と モノのインターネット (IoT) 接続により、現場データの流入を活用した、よりスマートで持続可能な農業が間もなく実現する可能性があります。センサー技術の進歩により、食品や農業にさまざまな機器が導入されています。これらには、食品中の特定の病原体、土壌中の水分レベル、さらにはストレス下で植物が放出する揮発性有機化合物を検出するセンサーが含まれます。このようなセンサーは、腐敗や病気の早期発見に役立ち、タイムリーな介入を可能にします。これらのセンサーを IoT プラットフォームと統合することで、リアルタイムの監視とデータ分析が可能になり、農業実践の効率が向上します。
食品と植物の両方のセンシングにおけるセンサー技術と IoT デバイスの年ごとの改善をカバーするタイムライン図。 (© Wiley-VCH Verlag) しかし、今日の農業および食品生産チェーンでは依然として退屈なラボベースのテストが主流であるため、ハンドヘルドデバイスやその他のポータブル機器は依然として制限されています。これにより、サンプルが収集されてから重要な決定が下されるまでに重大な遅れが生じ、食品の無駄、収量の低下、環境への影響が生じます。セクター外の強力なイノベーションにより、新たな可能性が開かれました。医療用のウェアラブル バイオセンサーを支える製造の進歩は、現在、獣医学や農業用途にも応用されています。 IoT プラットフォームの進歩により可能になるワイヤレス ネットワークとクラウド データ分析と組み合わせることで、 人工知能 (AI) の小型の取り付け機器により、発生源での作物の継続的な監視が可能になる可能性があります。最近の出版物 高度なインテリジェントシステム (“Internet of Things-Enabled Food and Plant Sensors to Empower Sustainability”) は、2 つの重要な分野の包括的なレビューを示しています。1 つは、食品の安全性、品質、植物の成長、病気の管理を改善するための、費用対効果の高い高性能センサーの導入です。 2 つ目は、IoT 対応センサーのアプリケーションであり、AI を利用して、センサーで生成されたデータから得られる迅速なテストと予測分析を通じて、農家、関係者、農産食品産業に力を与えます。
使用ツールの自動化が依然として主要な障壁となっている
食品業界のツールは安価、高速、モバイル化が進んでいますが、エンドユーザーは依然としてセンサーデータを統合しようとする際に深刻な自動化の不足に直面しています。作物の問題は、初期段階で問題を無力化できる新しい遺伝子編集やマイクロバイオーム管理技術を使用するには手遅れになったときに発見されることがよくあります。従来の農業技術ベンダーは、引き続きスタンドアロン機器が優先事項であることを示唆しており、この分野は接続性の改修を研究者や新興企業に依存している。大手センサーメーカーは「スマート」農業を広く宣伝しています。しかし、より綿密な分析によると、IoT ネットワーキングは実行可能な戦略というよりも願望として扱われており、同社の製品には依然として実質的な実践的なデータ収集が必要であることがわかりました。イノベーションのボトルネックにより、農家は懐疑的なままになっている。生産者は、特に予算が限られている場合、データ同期の作業が増える場合、新しいデバイスの購入を躊躇します。大学や最先端企業の研究者は、熱心な早期導入者の支援を受けて、完全に統合されたモニタリングの試験運用を強化しています。しかし、商業規模で手動タスクを置き換える信頼性の高い自動化が不足しているため、ほとんどのプロジェクトはトライアルを超えて拡張することはありません。農業におけるIoTの可能性は計り知れませんが、技術的な限界により大きな課題が生じています。農家が効果的に利用できる以上の情報を受け取るデータの過負荷や、データの正確性と信頼性に対する懸念などの問題が依然として蔓延しています。さらに、これらのテクノロジーを現場で実際に適用するには、大量のデータをシームレスに処理できる堅牢なデータ管理システムの必要性が不可欠です。重要なのは、農業における IoT およびセンサー技術の導入が成功するかどうかは、既存の慣行との統合にかかっています。これには、現在の機器やプロセスとの互換性の確保、農家や農業従事者へのトレーニングの提供などが含まれます。この技術はユーザーフレンドリーであり、さまざまな農業環境に適応でき、確立された慣行へのスムーズな移行と最小限の混乱を可能にするものでなければなりません。 健康に必要な安全性と品質を維持するための食品サイクルとそれに関連する課題(汚染物質、毒素、病原体)。 (© Wiley-VCH Verlag) (画像をクリックすると拡大します)医療研究所からのウェアラブル クロスオーバー
現在、簡単で自動化されたバイオセンシングに焦点を当てた医療技術専門家による外部の専門知識が、その約束を果たす準備が整っているように見えます。柔軟性があり、耐久性があり、 ナノ加工された sensor strips can stick directly onto produce, livestock and key infrastructure. Integrated wireless connectivity enables these peel-and-stick monitors to transmit biomarker information straight to the cloud without needing workers shuffling data. AI algorithms churn through the flood of field data as it streams in, distilling insights and alerting managers via apps only when critical intervention thresholds are crossed. This avoids “data fatigue,” a common complaint from farmers given heaps of sensor readings but little helpful guidance for what to actually do next. Hands-free analysis prevents wasted time trying to interpret overwhelming reports. The biometric breakthroughs enabling round-the-clock patient monitoring outside hospitals are nearly ready for farming fields. Market researchers project agricultural IoT investments will triple globally within five years. Dispatches from recent industry conferences also highlight interconnectivity as the top priority for sensor tech developers now eyeing agriculture and food businesses as a key future vertical. Venture capital funding for startups commercializing continuous crop monitoring surged 40% year-over-year through the first half of 2022.高精度な食と農を目指して
Before crossing over into the food and agriculture world, wearable and implantable medical sensors faced barriers similar to what farming technology struggles with today. Doctors would not adopt monitors that complicated their workload by producing unusable data. Streamlining the process to limit supervision necessary for constant tracking proved essential to drive adoption. Medicine also overcame initial patient discomfort and skepticism regarding safety and effectiveness over time as consistency and accuracy improved. Now agriculture hopes to follow healthcare’s roadmap toward persistent sensing. Demonstration farms aim to convince hesitant farmers through real life proof that round-the-clock crop and soil surveillance can work at commercial volumes without disrupting operations. Developers intent on responsibly scaling new monitoring tools prioritize building trust as device reliability keeps improving. The economic and social implications of adopting advanced sensor and IoT technologies in agriculture are profound. On one hand, these technologies promise increased efficiency, reduced waste, and improved crop yields, leading to potential economic benefits. On the other hand, there’s a need to consider the impact on labor markets and the accessibility of such technologies for small-scale farmers. Balancing technological advancement with social and economic equity will be key in the sustainable evolution of agriculture. With historic expertise barriers falling, food and agriculture seem poised for transformation through applied technology. Continuous fine-grained field data promise to enable true precision around growing and distribution, rather than relying on educated guesses from limited manual samples. Still in early days, researcher caution more integration work ahead before declaring sensors and connectivity can fulfill lofty promises to fully revolutionize farming and food production. Clearly though, the building blocks look ready for something groundbreaking.
– マイケルは王立化学会による XNUMX 冊の本の著者です。
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