Thụ phấn

Từ lâu, nhà nông vẫn phải cần đến côn trùng, gió và thậm chí cả sức lao động của con người để giúp thụ phấn cho các loại cây trồng của họ. Nghĩa là, để có được mùa màng tốt đẹp thì phải có bàn tay của thiên nhiên giúp sức. Nhưng nay, với những tiến bộ trong lãnh vực trí thông minh nhân tạo, người ta đang cố gắng tìm ra một cách khác để thụ phấn cho cây – đó là những máy thụ phấn.

Trên thế giới hiện nay đang có một số công ty kỹ thuật đang thử nghiệm một số máy móc để thụ phấn cho nhiều loại cây lương thực, từ những cây dâu mềm mại bò trên mặt đất đến loại cây hạnh nhân to lớn. Và tại Úc Đại Lợi, một công ty trồng trọt đặt rất nhiều tin tưởng vào khả năng của máy thụ phấn mà sắp tới đây họ sẽ đưa một dàn máy cho thử nghiệm thụ phấn các cây cà chua trồng trong khu nhà kính của họ.

Cuộc cách mạng về kỹ thuật máy tự động trong thời gian mấy năm đổ lại đây đã phát triển rất nhanh nhờ vào một loại kỹ thuật mới được gọi là “máy tự học” (deep learning) – là phương pháp huấn luyện mạng lưới thần kinh nhân tạo mô phỏng bộ não con người giúp máy có khả năng tự học từ các dữ liệu thu thập. Các tiến bộ trong lãnh vực “deep learning” trong suốt một thập niên qua đã cải thiện rất nhiều khả năng của kỹ thuật trí thông minh nhân tạo để tự biết nhận diện hình ảnh. Điều đó đã giúp cho các công ty kỹ thuật gặp được nhiều thuận lợi trong việc chế tạo ra những máy thụ phấn có khả năng xác định đó có phải là hoa hay không để cho thụ phấn một cách nhanh chóng và chính xác.

Một nông trại đứng (vertical-farming) có tên là Costa Group Holdings Ltd. của Úc Đại Lợi vừa mới cho thử nghiệm một dàn máy đầu tiên đã phải ngạc nhiên khi nhìn thấy những gì thật sự xảy ra trước mắt là những chiếc máy đã làm công việc thụ phấn cho các hoa cái một cách rất chính xác.

Những chiếc máy thụ phấn trên được chế tạo bởi công ty Arugga AI Farming của Israel. Máy tự động di chuyển dọc theo luống cây trồng trong nhà kính, sử dụng trí thông minh nhân tạo và máy ảnh để nhanh chóng xác định những bông hoa nào đã sẵn sàng để thụ phấn, và sau đó máy thổi mạnh một luồng hơi vào những bông hoa để thụ phấn cho chúng. Máy ảnh và những ống phun hơi được đặt trên một cái dàn có thể vươn cao tới gần năm mét.

Không như một số loại rau quả khác, hoa cà chua có thể tự mình thụ phấn khi cây được rung nhẹ và phấn rơi ra, do đó phấn không cần phải đưa từ hoa này qua hoa kia. Nông trại Costa sẽ phải trả một nguyệt phí mỗi tháng cho công ty Arugga để nhận dịch vụ thụ phấn cho khoảng 25 mẫu rau quả trong khu nhà kính của họ, và cần khoảng 30 máy thụ phấn để làm công việc trên cho toàn diện tích khu vực.

Tại hầu hết các quốc gia trên thế giới, những người trồng cà chua trong nhà kính phải trả tiền để “mướn” những con ong nghệ làm công việc thụ phấn bằng cách riêng của chúng là đậu trên cánh hoa và đập cánh để tạo độ rung cần thiết cho hoa thụ phấn – không giống như ong mật, là loài ong không làm được công việc thụ phấn bằng cách rung cây. Nhưng ở Úc Đại Lợi hầu như không có ong nghệ, và luật an ninh sinh học rất nghiêm ngặt ở đây không cho phép nhà nông được nhập cảng ong vào trong nước. Vì vậy người trồng cà chua của Úc phải sử dụng thợ người, và những người thợ này dùng một cây que rung đi rung từng mỗi cây cà chua rất tốn công.

Nông trại Costa đã cho chạy thử hai máy thụ phấn trước khi đồng ý mua thêm, và kết quả hiện nay là chi phí ngang bằng với mướn người thật. Có điều là kỹ thuật thụ phấn mới này trong tương lai sẽ ngày càng được cải thiện và cuối cùng sẽ đạt được kết quả tốt hơn là cách thụ phấn theo kiểu thủ công. Điểm lợi trước mắt là thụ phấn bằng máy có thể giảm khả năng gây bệnh cho cây, lý do là máy thổi hơi để thụ phấn cho hoa chứ không đụng vào cây.

Để áp dụng kỹ thuật “deep learning”, người ta cung cấp cho máy rất nhiều dữ liệu để máy có thể tự học mà không cần đến người để lập trình kiến thức đưa vào trong bộ nhớ của máy. Không có kỹ thuật “deep learning”, một máy thụ phấn tương tự như trên sẽ phải mất nhiều thời gian hơn để chế tạo và giá thành sẽ cao hơn rất nhiều. Ngoài máy thụ phấn, các công ty kỹ thuật cũng có thể tận dụng lợi thế của kỹ thuật “deep learning” để chế tạo những loại máy làm những công việc trồng trọt khác như hái trái hoặc cắt tỉa.

Để có thể dạy cho máy nhận diện được đúng hoa của cây, các nhà nghiên cứu tới thăm các khu nhà kính để thu thập hình ảnh của những loại hoa cà chua được chụp ở nhiều góc cạnh khác nhau và trong nhiều điều kiện mà máy thụ phấn có thể sẽ gặp phải: chẳng hạn thời tiết nắng hay âm u, ánh sáng thiên nhiên hay ánh sáng nhân tạo. Họ chụp hàng chục ngàn bức ảnh khác nhau và đưa vào trong lập trình.

Chi phí sản xuất mỗi máy thụ phấn hiện nay là khoảng $10,000, nhưng trong tương lai chi phí sẽ hạ khi số lượng hàng bán của công ty tăng lên. Người ta hy vọng với chi phí hạ cộng thêm với những khả năng khác của kỹ thuật sẽ giúp giảm bớt chi phí lao động cho các nhà trồng trọt, chẳng hạn chi phí trả cho công việc cắt tỉa.

Một số công ty Israel khác, trong đó có công ty Edete Precision Technologies for Agriculture và công ty Bumblebee AI, cũng đang nghiên cứu để chế tạo những hệ thống máy thụ phấn cho các loại cây trồng khác, trong khi các nhà nghiên cứu tại một số đại học Hoa Kỳ đang chế tạo mẫu máy của riêng họ. Đầu tư trong lãnh vực kỹ thuật nông nghiệp nói chung đã tăng khá nhiều trong mấy năm gần đây, với một số công ty nhỏ mới thành lập đang nghiên cứu và chế tạo đủ loại máy móc, từ sử dụng loại máy bay drone để thu thập dữ liệu đến loại máy để giúp việc chăn nuôi bò.

Trong thời gian gần đây một hiện tượng xảy ra có tên gọi là hội chứng rối loạn tổ ong (colony collapse disorder) với những con ong thợ hút mật đột nhiên biến mất hàng loạt, nhưng hiện tượng này lại không hề ảnh hưởng đếnong nghệ. Thế nên có người đã đặt câu hỏi vậy thì chế tạo loại máy thụ phấn để làm công việc của ong nghệ làm gì. Thực ra thì khi kỹ thuật được hoàn chỉnh thì máy móc luôn làm việc với năng suất cao hơn, thậm chí ngay cả những công việc đòi hỏi sự khéo léo từ đôi bàn tay của con người. Hơn nữa trong tương lai, khi dân số thế giới ngày càng tăng thì việc sản xuất thực phẩm càng cần nhiều hơn thì công việc trồng trọt có thể thiếu người làm. Vậy thì máy làm việc của máy, ong làm việc của ong và người làm việc của người – ai cũng có phận sự của mình.

Với những tiến bộ gần đây trong lãnh vực “deep learning”, thử thách lớn nhất hiện nay đối với các nhà nghiên cứu trí thông minh nhân tạo là làm sao có đầy đủ dữ liệu để huấn luyện cho máy biết cách làm công việc cho chính xác. Kỹ thuật “thị giác máy tính” (computer-vision) của công ty Arugga hiện nay được xem như một tiêu chuẩn chung trong lãnh vực nghiên cứu “deep learning”, nhưng kỹ thuật này đòi hỏi nhiều công sức và thời gian, chẳng hạn các nhà nghiên cứu phải chụp hàng chục ngàn tấm ảnh với đủ mọi góc cạnh về hoa cà chua, để huấn luyện cho máy đạt đủ khả năng để làm đúng công việc được giao phó.

Tuy nhiên, điều bất tiện trước mắt mà ta thấy ở máy thụ phấn là nó chỉ làm việc được trong nông trại nhà kính. Thế còn ngoài cánh đồng thì sao? Đây là bài toán vẫn chưa có câu trả lời rõ ràng.

Có khoảng một phần ba số cây lương thực trên thế giới cần tới sự trợ giúp của quá trình thụ phấn từ thiên nhiên, nhưng lại có hơn 40 phần trăm những loài côn trùng có khả năng làm cái công việc hết sức quan trọng này hiện đang ở trong tình trạng có nguy cơ bị tuyệt chủng hay giảm con số.

Các nhà ngiên cứu trong mấy năm qua đang cố gắng đi tìm giải pháp. Một số nhà nghiên cứu tập trung vào việc bảo vệ ong và những loài làm công việc thụ phấn khác. Bên cạnh đó thì một số nhà nghiên cứu khác đi tìm giải pháp bên ngoài phạm vi của thế giới thiên nhiên.

Mấy năm trước, một số nhà nghiên cứu tại Nhật đã thành công chế tạo ra ong máy, biết bay và biết thụ phấn. Có điều giá thành cho một con ong máy có lẽ còn khá mắc mỏ.

Để mướn một tổ ong với 30,000 con ong thợ người ta chỉ phải trả vài trăm Mỹ kim. Vị chi mỗi con ong thợ chỉ tốn trên dưới 1 xu. Nếu làm việc liên tục trong hai tuần lễ, tiền công của mỗi con ong thợ chỉ mất ½ xu. Mướn một con ong máy chắc chắn là mắc hơn số tiền mướn trả cho một con ong thợ. Nhân lên 30,000 sẽ là một món tiền rất lớn và như thế thì còn lâu lắm ong máy mới có thể cạnh tranh được với ong thật. Do đó, nhà nông trên thế giới vẫn còn cần tới sự trợ giúp từ thiên nhiên trong công việc thụ phấn cho hoa. Cho đến khi nào chưa bị kỹ thuật thay thế thì loài người vẫn phải mang ơn về sự chăm chỉ cần cù của loài ong.

Huy Lâm

Tin tức khác...