26 dec 2023 (Nanowerk Spotlight) Forskare har länge försökt förbättra livsmedel och jordbruksmetoder genom avancerad teknologi som sensorer och trådlös dataöverföring. Ihållande utmaningar kring effektiv övervakning av grödor och livsmedelskvalitet har bromsat framstegen. Nu, framväxande nanotillverkningstekniker och Sakernas Internet (IoT)-anslutning kan snart låsa upp smartare, hållbart jordbruk som drivs av ett inflöde av fältdata. Framsteg inom sensorteknologi har introducerat en mångfald av instrument för livsmedel och jordbruk. Dessa inkluderar sensorer för att upptäcka specifika patogener i mat, fuktnivåer i marken och till och med flyktiga organiska föreningar som frigörs av växter under stress. Sådana sensorer hjälper till att tidigt upptäcka förstörelse eller sjukdom, vilket möjliggör snabb intervention. Integreringen av dessa sensorer med IoT-plattformar möjliggör realtidsövervakning och dataanalys, vilket förbättrar effektiviteten i jordbruksmetoderna.
En tidslinje som täcker årsvis förbättring av sensorteknologier och IoT-enheter för både mat- och växtavkänning. (© Wiley-VCH Verlag) Handhållna enheter och andra bärbara enheter är dock fortfarande begränsade, eftersom tråkiga labbbaserade tester fortfarande dominerar inom jordbruket och livsmedelsproduktionskedjorna idag. Detta leder till kritiska förseningar från det att prover samlas in tills viktiga beslut kan fattas, vilket leder till matsvinn, lägre avkastning och miljöpåverkan. Kraftfulla innovationer utanför sektorn har öppnat nya möjligheter. Framstegen inom tillverkningen som ligger till grund för bärbara biosensorer för sjukvård anpassas nu för veterinär- och jordbruksapplikationer. Parat med trådlösa nätverk och molndataanalys som möjliggörs av framsteg i IoT-plattformar och artificiell intelligens (AI), små, monterade instrument möjliggör potentiellt konstant skördövervakning vid källan. En nyligen publicerad publikation i Avancerade intelligenta system ("Internet of Things-aktiverade mat- och växtsensorer för att stärka hållbarhet") presenterar en omfattande översyn av två nyckelområden: dels utplaceringen av kostnadseffektiva, högpresterande sensorer för att förbättra livsmedelssäkerhet, kvalitet, växttillväxt och sjukdomshantering; och för det andra, tillämpningen av IoT-aktiverade sensorer som stärker bönder, intressenter och agro-livsmedelsindustrin genom snabba tester och prediktiv analys härledd från sensorgenererad data, med användning av AI.
Automatisering av begagnade verktyg förblir en nyckelbarriär
Medan livsmedelsindustrins verktyg har blivit billigare, snabbare och mer mobila, möter slutanvändare fortfarande ett allvarligt automatiseringsunderskott när de försöker integrera sensordata. Grödproblem upptäcks ofta när det är för sent att använda nya genredigerings- och mikrobiomhanteringstekniker som annars skulle kunna neutralisera problem i tidiga skeden. Äldre leverantörer av jordbruksteknik har signalerat att fristående instrument förblir deras prioritet, vilket gör att sektorn är beroende av forskare och nystartade företag för att eftermontera anslutningar. Stora sensortillverkare hyper "smart" jordbruk i stor utsträckning. Men närmare analys visar att deras erbjudanden fortfarande kräver betydande praktisk datainsamling, där IoT-nätverk behandlas som en strävan mer än en handlingsbar strategi. Flaskhalsen för innovation har hållit bönderna skeptiska. Odlare tvekar att köpa nyare enheter om det innebär mer arbete med att synkronisera data, särskilt med snäva budgetar. Forskare vid universitet och banbrytande företag har intensifierat pilotprojekt med helt integrerad övervakning med hjälp av ivriga tidiga användare. Men i brist på pålitlig automatisering för att ersätta manuella uppgifter i kommersiell skala, expanderar de flesta projekt aldrig längre än till försök. Även om potentialen för IoT inom jordbruket är enorm, innebär tekniska begränsningar betydande utmaningar. Frågor som överbelastning av data, där jordbrukare får mer information än de kan använda effektivt, och farhågor om data noggrannhet och tillförlitlighet är fortfarande vanliga. Dessutom är behovet av robusta datahanteringssystem som kan hantera stora mängder data sömlöst avgörande för den praktiska tillämpningen av dessa teknologier i fält. Viktigt är att den framgångsrika implementeringen av IoT och sensorteknologier i jordbruket beror på deras integration med befintliga metoder. Detta inkluderar att säkerställa kompatibilitet med nuvarande utrustning och processer och tillhandahålla utbildning för bönder och jordbruksarbetare. Tekniken måste vara användarvänlig och anpassningsbar till olika jordbruksmiljöer, vilket möjliggör en smidig övergång och minimala störningar av etablerade praxis. Livsmedelscykeln och tillhörande utmaningar (föroreningar, toxiner och patogener) för att upprätthålla säkerhet och kvalitet, som behövs för hälsan. (© Wiley-VCH Verlag) (klicka på bilden för att förstora)Wearables Crossover från Medical Labs
Nu extern expertis från sjukvårdsteknikspecialister fokuserade på enkel och automatiserad biosensing ser redo att uppfylla löftet. Deras flexibla, hållbara, nanotillverkade sensorremsor kan fästa direkt på produkter, boskap och nyckelinfrastruktur. Integrerad trådlös anslutning gör att dessa peel-and-stick-monitorer kan överföra biomarkörinformation direkt till molnet utan att arbetare behöver blanda data. AI-algoritmer cirkulerar genom floden av fältdata när de strömmar in, destillerar insikter och varnar chefer via appar endast när kritiska interventionströsklar passeras. Detta undviker "datatrötthet", ett vanligt klagomål från lantbrukare som fått massor av sensoravläsningar men som inte ger någon hjälpsam vägledning för vad de faktiskt ska göra härnäst. Handsfree-analys förhindrar bortkastad tid på att försöka tolka överväldigande rapporter. De biometriska genombrotten som möjliggör patientövervakning dygnet runt utanför sjukhus är nästan redo för jordbruksfält. Marknadsforskare förutspår att jordbruksinvesteringar i IoT kommer att tredubblas globalt inom fem år. Utskick från de senaste branschkonferenserna lyfter också fram sammankoppling som högsta prioritet för sensorteknikutvecklare som nu betraktar jordbruks- och livsmedelsföretag som en viktig framtida vertikal. Riskkapitalfinansiering för nystartade företag som kommersialiserar kontinuerlig grödaövervakning ökade med 40 % år över år under första halvåret 2022.Gå mot högprecisionsmat och jordbruk
Innan de gick över till livsmedels- och jordbruksvärlden mötte bärbara och implanterbara medicinska sensorer barriärer som liknar vad jordbruksteknologin kämpar med idag. Läkare skulle inte anta monitorer som komplicerade deras arbetsbelastning genom att producera oanvändbara data. Att effektivisera processen för att begränsa den övervakning som krävs för konstant spårning visade sig vara avgörande för att driva på adoptionen. Medicin övervann också initialt obehag hos patienter och skepsis angående säkerhet och effektivitet över tid eftersom konsekvens och noggrannhet förbättrades. Nu hoppas lantbruket följa vårdens färdplan mot ihållande avkänning. Demonstrationsgårdar syftar till att övertyga tveksamma bönder genom verkliga bevis på att grödor och markövervakning dygnet runt kan fungera i kommersiella volymer utan att störa verksamheten. Utvecklare som har för avsikt att på ett ansvarsfullt sätt skala nya övervakningsverktyg prioriterar att bygga förtroende eftersom enhetens tillförlitlighet fortsätter att förbättras. De ekonomiska och sociala konsekvenserna av att anta avancerad sensor- och IoT-teknik inom jordbruket är djupgående. Å ena sidan lovar dessa teknologier ökad effektivitet, minskat avfall och förbättrad skörd, vilket leder till potentiella ekonomiska fördelar. Å andra sidan finns det ett behov av att överväga effekterna på arbetsmarknaden och tillgängligheten av sådan teknik för småskaliga jordbrukare. Att balansera tekniska framsteg med social och ekonomisk rättvisa kommer att vara nyckeln till en hållbar utveckling av jordbruket. Med historiska expertis barriärer som faller, livsmedel och jordbruk verkar redo för omvandling genom tillämpad teknik. Kontinuerliga finkorniga fältdata lovar att möjliggöra verklig precision kring odling och distribution, snarare än att förlita sig på välutbildade gissningar från begränsade manuella prover. Fortfarande i början, varnar forskare att mer integrationsarbete framför sig innan de förklarar att sensorer och anslutning kan uppfylla höga löften om att helt revolutionera jordbruk och livsmedelsproduktion. Det är uppenbart att byggstenarna ser redo för något banbrytande.
– Michael är författare till tre böcker av Royal Society of Chemistry:
Nano-Society: Pushing the Boundsaries of Technology,
Nanoteknologi: Framtiden är litenoch
Nanoengineering: Färdigheterna och verktygen för att göra tekniken osynlig
Copyright ©
Nanowerk LLC
Bli en Spotlight-gästförfattare! Gå med i vår stora och växande grupp gäst bidragsgivare. Har du precis publicerat en vetenskaplig uppsats eller har någon annan spännande utveckling att dela med nanoteknologinsamhället? Så här publicerar du på nanowerk.com.
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
- PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
- Källa: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64316.php
- : har
- :är
- :inte
- :var
- $UPP
- 10
- 11
- 2022
- 26
- 31
- 32
- 7
- 9
- a
- tillgänglighet
- noggrannhet
- faktiskt
- anpassat
- Dessutom
- anta
- adopterare
- Anta
- Antagande
- avancerat
- befordran
- framsteg
- Jordbruks
- jordbruket
- framåt
- AI
- Syftet
- algoritmer
- tillåter
- tillåta
- tillåter
- också
- an
- analys
- analytics
- och
- Ansökan
- tillämpningar
- tillämpas
- appar
- ÄR
- områden
- runt
- array
- AS
- aspiration
- associerad
- At
- Författaren
- Automatiserad
- Automation
- balansering
- barriärer
- BE
- innan
- Där vi får lov att vara utan att konstant prestera,
- Fördelarna
- Berger
- Bortom
- biomarkör
- biometriska
- blank
- Block
- Böcker
- båda
- gränser
- genombrott
- brett
- budgetar
- Byggnad
- företag
- men
- by
- KAN
- kapital
- försiktighet
- Centrum
- kedjor
- utmaningar
- billigare
- kemi
- klart
- klick
- närmare
- cloud
- samling
- kommersiella
- Gemensam
- samfundet
- Företag
- kompatibilitet
- klagomål
- komplicerad
- omfattande
- oro
- konferenser
- Anslutningar
- Tänk
- konstant
- föroreningar
- kontinuerlig
- övertyga
- kostnadseffektiv
- kunde
- beläggning
- kritisk
- gröda
- Korsade
- korsning
- Aktuella
- allra senaste
- cykel
- datum
- dataanalys
- datahantering
- Datum
- Dagar
- beslut
- UNDERSKOTT
- fördröjningar
- utplacering
- Härledd
- Detektering
- utvecklare
- utvecklingen
- anordning
- enheter
- direkt
- Sjukdom
- Störningar
- fördelning
- flera
- do
- Läkare
- dominera
- driv
- ivrig
- Tidig
- tidiga adoptörer
- lätt
- Ekonomisk
- redigering
- effektivt
- effektivitet
- effektivitet
- effektivt
- smärgel
- ge
- möjliggöra
- aktiverad
- möjliggör
- möjliggör
- änden
- förbättra
- förbättra
- förstora
- säkerställa
- miljömässigt
- Utrustning
- eget kapital
- speciellt
- väsentlig
- etablerade
- Eter (ETH)
- Även
- Utvecklingen
- spännande
- befintliga
- Bygga ut
- expertis
- Ansikte
- inför
- Fallande
- lantbrukare
- odling
- gårdar
- snabbare
- trötthet
- fält
- Fält
- Figur
- Förnamn
- fem
- flexibel
- översvämning
- fokuserade
- följer
- livsmedelsproduktion
- Mat och jordbruk
- För
- För nystartade
- från
- Uppfylla
- fullständigt
- finansiering
- framtida
- samlade ihop
- genredigering
- gif
- ges
- Globalt
- banbrytande
- Grupp
- odlare
- Odling
- Tillväxt
- Gäst
- vägleda
- Hälften
- sidan
- hantera
- praktisk
- Har
- Hälsa
- hälso-och sjukvård
- hjälpa
- hjälp
- Tveksam
- högpresterande
- Markera
- gångjärn
- historiska
- hoppas
- sjukhus
- Hur ser din drömresa ut
- How To
- Men
- HTTPS
- Hype
- if
- bild
- enorma
- Inverkan
- Konsekvenser
- genomförande
- implikationer
- viktigt
- förbättra
- förbättras
- förbättring
- förbättra
- in
- innefattar
- innefattar
- ökat
- industrin
- tillströmning
- informationen
- Infrastruktur
- inledande
- Innovation
- innovationer
- insikter
- instrument
- integrera
- integrerade
- integrering
- Intelligent
- uppsåt
- Internet
- ingripande
- in
- introducerade
- Investeringar
- iot
- iot enheter
- problem
- IT
- delta
- jpg
- bara
- hålls
- Nyckel
- Nyckelområden
- arbetskraft
- saknas
- Large
- Sent
- ledande
- Leads
- lämnar
- Legacy
- nivåer
- livet
- tycka om
- BEGRÄNSA
- begränsningar
- Begränsad
- liten
- upphöjd
- logotyp
- Lång
- se
- UTSEENDE
- lägre
- gjord
- bibehålla
- större
- Framställning
- ledning
- chefer
- manuell
- Tillverkare
- Produktion
- marknad
- Marknader
- Maj..
- betyder
- medicinsk
- läkemedel
- möter
- Michael
- microbiome
- Mitten
- minimum
- Mobil
- övervakning
- monitorer
- mer
- mest
- måste
- namn
- nanoteknologi
- nästan
- nödvändigt för
- Behöver
- behövs
- behöver
- nätverk
- nätverk
- aldrig
- Nya
- nyare
- Nästa
- nu
- of
- offer~~POS=TRUNC
- Ofta
- on
- ONE
- endast
- öppnade
- Verksamhet
- or
- ekologisk
- Övriga
- annat
- vår
- utanför
- över
- överväldigande
- parade
- Papper
- Patienten
- patientövervakning
- PHP
- piloter
- växt
- växter
- Plattformar
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- redo
- Möjligheterna
- potentiell
- potentiellt
- drivs
- den mäktigaste
- Praktisk
- praxis
- Precision
- prediktiva
- Predictive Analytics
- presenterar
- förhärskande
- förhindrar
- Prioritera
- prioritet
- problem
- process
- processer
- producera
- producerande
- Produktion
- djupgående
- Framsteg
- projektet
- projekt
- löfte
- lovar
- bevis
- visat
- tillhandahålla
- Offentliggörande
- publicera
- publicerade
- utgivare
- inköp
- Tryckande
- kvalitet
- snarare
- redo
- verklig
- verkliga livet
- realtid
- motta
- senaste
- Minskad
- om
- frigörs
- tillförlitlighet
- pålitlig
- förlita
- förblir
- resterna
- ersätta
- Rapport
- kräver
- forskaren
- forskare
- ansvarsfullt
- resulterande
- översyn
- revolutionera
- färdplan
- robusta
- kungliga
- s
- Säkerhet
- Skala
- skalning
- vetenskaplig
- sömlöst
- sektor
- verka
- givare
- sensor
- allvarlig
- inställningar
- Dela
- Visar
- signifikant
- liknande
- skeptisk
- Skepsis
- färdigheter
- smarta
- smartare
- släta
- Social hållbarhet
- sociala konsekvenser
- Samhället
- jord
- något
- Alldeles strax
- eftersträvas
- Källa
- specialister
- specifik
- Spotlight
- stadier
- intressenter
- fristående
- Startups
- Stick
- Fortfarande
- rakt
- Strategi
- rationalisering
- strömmar
- påkänning
- steg
- Struggles
- väsentlig
- framgångsrik
- sådana
- övervakning
- ökade
- övervakning
- Hållbarhet
- hållbart
- SWIFT
- System
- uppgifter
- tech
- tekniker
- teknisk
- Tekniken
- Teknologi
- Testning
- tester
- än
- den där
- Smakämnen
- Framtiden
- källan
- deras
- Där.
- Dessa
- de
- detta
- fastän?
- tre
- Genom
- tid
- tidslinje
- tid
- Titel
- till
- i dag
- alltför
- verktyg
- topp
- mot
- Spårning
- Utbildning
- överföring
- Transformation
- övergång
- överföra
- behandlad
- försök
- Trippel
- sann
- Litar
- försöker
- två
- under
- understödja
- Universitet
- låsa
- tills
- Uppdateringar
- URL
- användning
- Begagnade
- användarvänligt
- användare
- Använda
- olika
- försäljare
- våga
- riskkapital
- Riskkapitalfinansiering
- vertikal
- veterinär-
- via
- flyktiga
- volymer
- Avfall
- bortkastade
- wearable
- wellness
- Vad
- när
- medan
- kommer
- trådlös
- med
- inom
- utan
- Arbete
- arbetare
- världen
- skulle
- år
- ännu
- utbyten
- dig
- Din
- zephyrnet