26년 2023월 XNUMX일(나노 워크 스포트라이트) 연구자들은 센서 및 무선 데이터 전송과 같은 첨단 기술을 통해 식량 및 농업 관행을 향상시키기 위해 오랫동안 노력해 왔습니다. 작물 및 식품 품질을 효율적으로 모니터링하는 것과 관련된 지속적인 문제로 인해 진행 속도가 느려졌습니다. 이제 새로운 나노제조 기술과 사물의 인터넷 (IoT) 연결은 곧 유입되는 현장 데이터를 통해 더욱 스마트하고 지속 가능한 농업을 실현할 수 있습니다. 센서 기술의 발전으로 인해 식품 및 농업을 위한 다양한 장비가 도입되었습니다. 여기에는 식품의 특정 병원체, 토양의 수분 수준, 심지어 스트레스를 받는 식물에서 방출되는 휘발성 유기 화합물을 감지하는 센서가 포함됩니다. 이러한 센서는 부패나 질병을 조기에 감지하여 적시에 개입할 수 있도록 도와줍니다. 이러한 센서를 IoT 플랫폼과 통합하면 실시간 모니터링 및 데이터 분석이 가능해 농업 관행의 효율성이 향상됩니다.
식품 및 식물 감지를 위한 센서 기술 및 IoT 장치의 연간 개선을 다루는 타임라인 그림입니다. (© Wiley-VCH Verlag) 그러나 지루한 실험실 기반 테스트가 오늘날 농업 및 식품 생산 체인에서 여전히 지배적이기 때문에 휴대용 장치 및 기타 휴대용 장치는 여전히 제한적입니다. 이로 인해 샘플 수집부터 주요 결정이 내려질 때까지 심각한 지연이 발생하여 음식물 쓰레기, 수확량 감소 및 환경 영향이 발생합니다. 해당 부문 외부의 강력한 혁신은 새로운 가능성을 열었습니다. 의료용 웨어러블 바이오센서를 뒷받침하는 제조 발전은 이제 수의학 및 농업 응용 분야에 적용되고 있습니다. IoT 플랫폼의 발전으로 가능해진 무선 네트워크 및 클라우드 데이터 분석과 결합되어 인공 지능 (AI), 작은 장착형 장비를 사용하면 잠재적으로 소스에서 지속적인 작물 모니터링이 가능합니다. 최근 출판물 고급 지능형 시스템 (“Internet of Things-Enabled Food and Plant Sensors to Empower Sustainability”)는 두 가지 주요 영역에 대한 포괄적인 검토를 제시합니다. 첫째, 식품 안전, 품질, 식물 성장 및 질병 관리를 개선하기 위한 비용 효율적인 고성능 센서의 배포입니다. 둘째, AI를 활용하여 센서 생성 데이터에서 파생된 신속한 테스트 및 예측 분석을 통해 농부, 이해관계자 및 농식품 산업에 힘을 실어주는 IoT 지원 센서를 적용합니다.
중고 도구의 자동화는 여전히 주요 장벽으로 남아 있습니다.
식품 산업 도구가 더 저렴해지고 빨라지고 이동성이 많아졌지만 최종 사용자는 센서 데이터를 통합하려고 할 때 여전히 심각한 자동화 결함에 직면해 있습니다. 작물 문제는 초기 단계에서 문제를 무력화할 수 있는 새로운 유전자 편집 및 미생물 관리 기술을 사용하기에는 너무 늦었을 때 종종 발견됩니다. 레거시 농업 기술 공급업체는 독립형 장비를 우선 순위로 유지하고 해당 부문이 연결성을 개선하기 위해 연구원 및 신생 기업에 의존하게 되었음을 알렸습니다. 주요 센서 제조업체는 "스마트" 농업을 광범위하게 과장하고 있습니다. 그러나 면밀한 분석에 따르면 이들 제품에는 여전히 실질적인 데이터 수집이 필요하며, IoT 네트워킹은 실행 가능한 전략이라기보다는 열망으로 간주됩니다. 혁신 병목 현상으로 인해 농민들은 회의적이었습니다. 재배자는 특히 예산이 빠듯한 상황에서 데이터 동기화 작업이 더 많아진다면 최신 장치 구입을 주저합니다. 대학과 최첨단 기업의 연구원들은 열성적인 얼리 어답터들의 도움을 받아 완전히 통합된 모니터링의 파일럿을 강화했습니다. 그러나 상업적 규모로 수동 작업을 대체할 수 있는 안정적인 자동화가 부족하면 대부분의 프로젝트는 시험 이상으로 확장되지 않습니다. 농업 분야에서 IoT의 잠재력은 엄청나지만 기술적 한계로 인해 심각한 문제가 발생합니다. 농부들이 효과적으로 사용할 수 있는 것보다 더 많은 정보를 받는 데이터 과부하와 같은 문제와 데이터 정확성 및 신뢰성에 대한 우려가 여전히 만연해 있습니다. 또한, 이러한 기술을 현장에 실제로 적용하려면 대용량 데이터를 원활하게 처리할 수 있는 강력한 데이터 관리 시스템이 필요합니다. 중요한 것은 농업에서 IoT 및 센서 기술의 성공적인 구현은 기존 관행과의 통합에 달려 있다는 것입니다. 여기에는 현재 장비 및 프로세스와의 호환성을 보장하고 농부와 농업 종사자를 위한 교육을 제공하는 것이 포함됩니다. 이 기술은 사용자 친화적이고 다양한 농업 환경에 적응할 수 있어야 하며, 기존 관행에 대한 원활한 전환과 중단을 최소화할 수 있어야 합니다. 건강 웰빙에 필요한 안전과 품질을 유지하기 위한 식품 순환 및 관련 과제(오염 물질, 독소 및 병원체). (© Wiley-VCH Verlag) (확대하려면 이미지를 클릭하세요)의료 연구소의 웨어러블 크로스오버
이제 쉽고 자동화된 생체 감지에 초점을 맞춘 의료 기술 전문가의 외부 전문 지식이 약속을 이행할 준비가 되어 있는 것으로 보입니다. 유연성, 내구성, 나노 가공된 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.고정밀 식품 및 농업을 향해 나아가다
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.
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마이클
버거
– Michael은 Royal Society of Chemistry에서 다음 세 권의 책을 저술했습니다.
나노 사회 : 기술의 경계를 넓히다,
나노 기술 : 미래는 작다및
나노 엔지니어링 : 기술을 보이지 않게하는 기술과 도구
저작권 ©
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