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 (“지속 가능성을 강화하는 사물인터넷 기반 식품 및 식물 센서”)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 센서 스트립은 농산물, 가축 및 주요 인프라에 직접 부착될 수 있습니다. 통합 무선 연결을 통해 이러한 필 앤 스틱 모니터는 작업자가 데이터를 뒤섞을 필요 없이 바이오마커 정보를 클라우드로 직접 전송할 수 있습니다. AI 알고리즘은 스트리밍되는 현장 데이터의 홍수를 헤쳐나가며 중요한 개입 임계값을 초과하는 경우에만 앱을 통해 통찰력을 추출하고 관리자에게 경고합니다. 이렇게 하면 센서 판독값이 너무 많지만 실제로 다음에 무엇을 해야 할지에 대한 유용한 지침이 거의 없는 농부들의 일반적인 불만인 "데이터 피로"를 방지할 수 있습니다. 핸즈프리 분석을 통해 압도적인 보고서를 해석하는 데 낭비되는 시간을 방지할 수 있습니다. 병원 밖에서 40시간 환자 모니터링을 가능하게 하는 획기적인 생체인식 기술이 농경지에 거의 준비되어 있습니다. 시장 연구원들은 농업 IoT 투자가 2022년 내에 전 세계적으로 XNUMX배가 될 것으로 예상합니다. 최근 업계 컨퍼런스에서 발표된 내용에서는 현재 농업과 식품 사업을 주요 미래 산업으로 보고 있는 센서 기술 개발자의 최우선 과제로 상호 연결성을 강조하고 있습니다. 지속적인 작물 모니터링을 상용화하는 스타트업에 대한 벤처캐피탈 자금은 XNUMX년 상반기까지 전년 동기 대비 XNUMX% 급증했습니다.고정밀 식품 및 농업을 향해 나아가다
식품 및 농업 세계로 넘어가기 전에 착용형 및 이식형 의료 센서는 오늘날 농업 기술이 어려움을 겪고 있는 것과 유사한 장벽에 직면했습니다. 의사들은 사용할 수 없는 데이터를 생성하여 업무량을 복잡하게 만드는 모니터를 채택하지 않을 것입니다. 지속적인 추적에 필요한 감독을 제한하는 프로세스를 간소화하는 것이 채택을 촉진하는 데 필수적임이 입증되었습니다. 의학은 또한 일관성과 정확성이 향상됨에 따라 시간이 지남에 따라 안전성과 효과에 대한 초기 환자의 불편함과 회의론을 극복했습니다. 이제 농업은 지속적인 감지를 향한 의료의 로드맵을 따르기를 희망합니다. 시범 농장은 24시간 작물 및 토양 감시가 운영을 방해하지 않고 상업적인 규모로 작동할 수 있다는 실제 증거를 통해 주저하는 농부들을 설득하는 것을 목표로 합니다. 새로운 모니터링 도구를 책임감 있게 확장하려는 개발자는 장치 신뢰성이 계속 향상됨에 따라 신뢰 구축을 우선시합니다. 농업에 첨단 센서와 IoT 기술을 채택하는 데 따른 경제적, 사회적 영향은 심오합니다. 한편으로 이러한 기술은 효율성 향상, 폐기물 감소, 작물 수확량 향상을 약속하여 잠재적인 경제적 이익을 가져다 줍니다. 다른 한편으로는 노동 시장에 미치는 영향과 소규모 농민을 위한 이러한 기술의 접근성을 고려할 필요가 있습니다. 기술 발전과 사회적, 경제적 형평성의 균형을 맞추는 것이 농업의 지속 가능한 발전에 핵심이 될 것입니다. 역사적 전문성 장벽이 무너지면서 식품과 농업은 응용 기술을 통해 변화할 준비가 되어 있는 것 같습니다. 지속적으로 세분화된 현장 데이터는 제한된 수동 샘플을 통해 얻은 추측에 의존하는 대신 성장 및 배포에 대한 진정한 정확성을 보장합니다. 아직 초기 단계이기 때문에 연구원들은 센서와 연결성이 농업과 식량 생산에 완전히 혁명을 일으키겠다는 숭고한 약속을 이행할 수 있다고 선언하기 전에 앞으로 더 많은 통합 작업이 필요하다고 경고합니다. 하지만 빌딩 블록은 획기적인 무언가를 준비하는 것으로 보입니다.
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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
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