التوائم الرقمية في الزراعة

لا تقتصر الفوائد الواسعة للإنترنت الأشياء (IoT) على قطاع الصحة والتصنيع والسيارات والفضاء والطيران وحده؛ فالقطاع الزراعي لم يُترك خارج هذه المنظومة. لقد أعاد الإنترنت الأشياء تنشيط طريقة القيام بالأشياء في القطاع الزراعي من خلال خلق عمليات مستدامة بيئيًا، وتحويل الأفكار، وجلب فرص جديدة على نطاق لا يمكن تصوره.

بفضل تأثير التوائم الرقمية في الزراعة، وانخفاض المحصول والإنتاجية، وانتشار الآفات و أمراض وأصبحت عدم الاستدامة من الماضي.

كيف تخفف التوائم الرقمية من هذه المشاكل المتجذرة المرتبطة بالزراعة؟ للإجابة على هذه الأسئلة، دعنا نتعرف على معنى التوائم الرقمية ولماذا تم تقديمها إلى القطاع الزراعي؟

تضع التعقيدات العالية للعمليات الميدانية في إنتاج المحاصيل الزراعية متطلبات كبيرة على تطوير تقنيات قوية تتعلق بتقلب النباتات والتربة والتقنيات والبيئة والعديد من المتغيرات المزعجة.

دَعمت عمليات المحاكاة لجوانب محددة هذه التطورات لسنوات عديدة. وللمحاكاة الشاملة للعمليات الزراعية - “توأم رقمي” بمعنى الكلمة - مع دمج أكبر قدر ممكن من المتغيرات المؤثرة المذكورة، إمكانات كبيرة.

على وجه الخصوص، يمكن استخدام تأثير المتغيرات الفردية على العملية الإجمالية لتحليل الأخطاء، أو الخدمة، أو التطويرات الجديدة.

مفهوم التوأم الرقمي (Digital Twin)

التوائم الرقمية هي النسخة الافتراضية للأصل الحقيقي (سواء كان ماديًا أو غير مادي) التي تم إنشاؤها للاختبار والتنبؤ وفهم سلوك من نظرائها الماديين.

التوأم الرقمي في الزراعة يمثل كائنات حقيقية حيث يمكن إعادة إنتاج الكائنات التاريخية ومحاكاة الكائنات المستقبلية لإنشاء سيناريوهات ليتصرف المزارعون بناءً عليها.

فهي تمكّن المزارعين وأصحاب المصلحة من التعامل مع الانحرافات غير المتوقعة، على سبيل المثال عن طريق تحديد المشكلات مسبقًا، وجدولة الصيانة التنبؤية في الوقت المناسب، وتوفير حلول فورية للمشكلات المتفاقمة. تسرّع التوائم الرقمية القطاع الزراعي من الإنتاج إلى التسويق والمبيعات.

كيف هذا ممكن؟

على سبيل المثال، لنفترض أن إنتاج المحاصيل يتأثر بالآفات والأمراض في منطقة ما. من خلال اعتماده، يمكنك جمع معلومات عالية الجودة لا تستطيع الحواس البشرية ملاحظتها عبر تطبيق جوال يعمل كبديل رقمي باستخدام أجهزة استشعار وبيانات الأقمار الصناعية.

يمكنك بعد ذلك تقديم صور للنباتات المتضررة ووصف المشكلة، ثم مقارنة هذه الصور بنسخة طبق الأصل من ذلك النبات بالضبط وتقديم الحلول. ببساطة، هذه هي طريقة عمل التوائم الرقمية.

الشروط المطلوبة للتوأم الرقمي في الزراعة

1. فردانية

يجب أن يكون التوأم الرقمي في الزراعة محددًا، باسم معين مقابل الاسم العام مثل "ماعز" أو "قطة".

2. شبه فوري

هذا يعني طالما أن الواقع الحقيقي موجود، يجب أن يوجد التوأم أيضًا

3. مستنير بالبيانات

يجب قياسها رقميًا، بنفس الأداة المستخدمة للعينة الحقيقية.

٤. واقعي وقابل للتنفيذ

يجب أن يكون التوأم الرقمي في الزراعة قريبًا من الشيء الحقيقي في الخصائص والشكل. يجب أن يكون واقعيًا.

5. قابلة للتنفيذ

يجب أن تكون المعلومات المتعلقة بالشيء الحقيقي مرتبطة بالعمل.

كيف تعمل؟

يستخدم المعدات التكنولوجية مثل أجهزة الاستشعار والأقمار الصناعية والأجهزة الأخرى لمراقبة التوأم الرقمي. بهذه المعلومات، يمكن الوصول إلى البيانات التاريخية عند الحاجة إليها وتتطلب لوضع الخطط.

يتضمن ذلك العملية الشاملة للتوأم الرقمي. ليس من الضروري أن يكون ترتيبًا رائعًا، بل يكفي إنجازها في الوقت المناسب، فقط يجب أن تكون علمية وواقعية.

كيف يختلفون عن النماذج؟

النماذج هي مجرد تمثيل لشيء معين، على عكس التوائم الرقمية، فالنماذج ليست فقط تمثيلًا بل هي أيضًا مدمجة في عملية الشيء الحقيقي للحصول على مخرجات قابلة للقياس. غالبًا ما تعطي معظم النماذج نتائج خاطئة. عندما يتم دمجها، فإنها تقدم أيضًا تقارير كاذبة.

تُستخدم لأغراض معينة. يمكن رؤية نتائجها بعشرات. هذا لضمان موثوقية النتائج. إنها تحمي المستخدم من التعقيدات الفنية من خلال تقديم المعلومات بطريقة سهلة الفهم. يجب أن تعرض تحديثات الحالة على الشيء الحقيقي.

كيف تتفاعل مع التوائم الرقمية؟

يتم مراقبته على أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو الأجهزة اللوحية أو الهواتف. إنه يسهل عليك الوصول إلى التاريخ أو التنبؤ بمستقبل الشيء الحقيقي. يمكنك أيضًا العمل مع النظام لتشغيل الأنظمة المادية مثل الري.

الوظيفة الداخلية للتوأم الرقمي في الزراعة مخفية ولا يحتاج المستخدم إلى فهم التعقيدات. إنه يعرض للمستخدم فقط ما هو مطلوب في التعامل المادي. على الرغم من إضافة ميزات لا يمكن تقييمها في التعامل العادي.

من المحتمل أن ترى التوائم الرقمية في الزراعة في المجالات التالية: * **إدارة المحاصيل:** إنشاء نماذج رقمية للحقول والمحاصيل لمراقبة النمو، وتحديد نقص العناصر الغذائية، والتنبؤ بالمحصول، وتحسين استخدام المياه والأسمدة. * **تربية الماشية:** نماذج رقمية للحيوانات لتتبع صحتها، وسلوكها، وإنتاجيتها، والتنبؤ بالأمراض. * **الزراعة الدقيقة:** استخدام التوائم الرقمية لتطبيق المدخلات (مثل المياه والأسمدة والمبيدات) بشكل انتقائي ودقيق بناءً على الحاجة الفعلية لكل جزء من الحقل أو لكل حيوان. * **تحسين تصميم المزارع:** محاكاة نماذج رقمية للمزارع بأكملها لتحديد أفضل تخطيط للأبنية، وأنظمة الري، وتوزيع المعدات. * **التدريب والمحاكاة:** استخدام التوائم الرقمية لتدريب المزارعين على تشغيل المعدات المعقدة أو التعامل مع سيناريوهات مختلفة (مثل الظروف الجوية القاسية) في بيئة آمنة. * **تتبع سلسلة التوريد:** نماذج رقمية للمنتجات الزراعية من المزرعة إلى المستهلك لتتبع الجودة، وظروف النقل، وتقليل الفاقد. * **توقع الأمراض والآفات:** نماذج رقمية لتوقع انتشار الأمراض والآفات بناءً على الظروف البيئية واستخدامها في اتخاذ تدابير وقائية.

لقد بدأ استخدام التوأم الرقمي بالفعل. يُستخدم في مراقبة الثروة الحيوانية جسديًا وعن بُعد. يضمن نظام المراقبة الميدانية تقديم تقارير عن حالة الحقول والمحاصيل لاتخاذ قرارات إدارية أفضل ومستنيرة. يبلغ نظام المراقبة عن بُعد عن حالة الآلات الزراعية مثل بذارة، جرار، آلة رش، إلخ. للكشف المبكر عن الأعطال والوقاية منها.

يتم نمذجة الشيء في العالم الحقيقي بشكل واقعي وللتقارير الحياتية معنى في حالة النظام. لديها بعض القيود، حيث يمكن فحص الشيء المراقب لجانب واحد فقط من الشيء. يتم استخدامه في صناعات أخرى ولكنه يستخدم في الزراعة لتغطية عدة خصائص نظرًا للتنوع في المزرعة.

الخاتمة

قبل العصر التكنولوجي، تم إجراء البحوث والتطوير لفهم وتوقع النباتات قبل العصر التكنولوجي’ سلوك لمكافحة المشاكل الزراعية الرئيسية المتمثلة في انتشار الآفات والأمراض وانخفاض الإنتاجية. وبسبب استخدام الأدوات البدائية، كانت نتائج البحث غير مؤكدة وكانت النتائج غير موثوقة. ومن ثم، استمرت المشاكل.

حينها، لم يكن لدى المزارعين خيار آخر لتجربة النباتات سلوك باستثناء طريقة التجربة والخطأ التي تؤدي إلى خسارة وفيرة في الموارد والوقت. لإنهاء هذه الألغاز الزراعية، تم تقديم التوائم الرقمية في الزراعة لإعطاء فهم مفصل للنباتات والحيوانات السلوكيات لتحسين كفاءة الزراعة. يتوقع الأكثر حماسة للثورة التكنولوجية أن تشهد العمليات الزراعية فوائد كبيرة من خلال هذه التطورات.

لذا، لا يمكن لأحد أن يفهم أرضك المادية أفضل منك ومن علم البيانات. و GeoPard في هذه الحالة هي منصة مفيدة للمزارعين تساعد على:

• جمع رؤى البيانات التقنية عبر الاستشعار عن بعد،, أخذ عينات التربة, حساسات،, تضاريس, ، إلخ.
• هل لديك أي وصول ميداني دقيق مع مراقبة الأقمار الصناعية وبيانات تناوب المحاصيل؟.
• إدارة بياناتك حتى في وضع عدم الاتصال بالتطبيق.