L’IoT, acronimo dell’inglese Internet of Things, è il neologismo coniato per dare nome alla vasta gamma di oggetti del nostro quotidiano, dalle automobili agli elettrodomestici, dagli smartphone agli orologi, che sono collegati alla rete internet e permettono di acquisire, archiviare e trasferire dati e informazioni.
L’evoluzione dell’IoT sta portando enormi vantaggi in tutti i settori produttivi, permettendo di incrementare le prestazioni e i profitti.
L’introduzione di tecnologie digitali in grado di raccogliere in modo continuo informazioni ed elaborarle in tempo reale sta consentendo agli agricoltori di gestire in maniera sempre più precisa ed efficiente le risorse produttive e di ottimizzare i processi colturali, generando prodotti a ridotta impronta ambientale.
Il controllo con i dati
Secondo Chiara Bersani, ricercatrice del Dipartimento di Informatica, Bioingegneria, Robotica e Ingegneria dei Sistemi dell’Università di Genova, l’IoT trova molte applicazioni in serra. I vantaggi sono un controllo più stretto dell’ambiente di coltivazione e una maggiore prevedibilità della gestione colturale.
L’agricoltore mantiene così una produzione quantitativamente e qualitativamente più stabile nel tempo (Bersani et al. 2022). Come funziona lo spiega uno studio condotto da Gaia Codeluppi, ricercatrice dell’Università di Parma. Il primo passo prevede l’installazione di una rete di dispositivi di input, ovvero di sensori wireless alimentati a batteria o a energia solare, che permettono di monitorare costantemente le caratteristiche fisico-chimiche di terreno, aria, acqua e perfino delle piante stesse. Questi dati vengono inviati in tempo reale a un computer periferico altamente specializzato che, elaborandoli sulla base di formule e parametri preimpostati, è in grado di mandare dei comandi alle periferiche di output, o attuatori. Questi sono ad esempio l’apertura automatica di tende ombreggianti se l’intensità luminosa eccede la soglia ottimale, o l’accensione/modulazione delle luci se l’intensità luminosa è al di sotto della soglia minima richiesta dalle piante (fig. 1).
Inoltre, come illustra un’indagine svolta da Laura Belli, ricercatrice dell’Università di Parma, l’IoT consente di salvare in archivi virtuali, detti cloud, tutti i dati raccolti anno dopo anno. Queste serie di dati sono di estrema importanza, perché possono essere impiegate per “istruire” i computer e renderli capaci di prevedere, con sempre minor margine d’errore, gli andamenti medi annuali delle condizioni climatiche in serra e autogestire in maniera intelligente irrigazioni, concimazioni, riscaldamento e trattamenti fitosanitari, stimando le rese ottenibili. Questo si traduce in un abbattimento sensibile dei costi di produzione e in una riduzione degli oneri a carico dell’agricoltore che, comodamente dal suo smartphone, può da remoto controllare e regolare in qualsiasi momento le condizioni di crescita in serra.
IoT e robot, la combo del futuro
Come abbiamo già detto, l’introduzione delle tecnologie IoT all’interno delle serre ha permesso di raccogliere una quantità elevata di dati ambientali e colturali e di istruire computer in modo che possano gestire in maniera automatica i processi produttivi. Immaginate di applicare questi meccanismi di intelligenza artificiale e apprendimento automatico direttamente su dei robot, in modo che possano compiere in totale autonomia diverse mansioni all’interno della serra. Oggi si può, e la tecnologia corre a passi da gigante.
Infatti, secondo una ricerca condotta da Gianluca Burchi, del Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria, mentre in principio i robot erano utilizzati quasi esclusivamente solo in post raccolta, al giorno d’oggi possono trovare vasto impiego in molte fasi del ciclo produttivo: dalla semina e raccolta, al monitoraggio della crescita e dello stato di salute delle piante, dalla potatura alla somministrazione di prodotti fitosanitari e fertilizzanti, fino al confezionamento e stoccaggio del prodotto.
La raccolta è una delle fasi più complesse da automatizzare. Infatti, i singoli ortaggi possono presentare diversi gradi di maturazione (fig. 2) e un robot raccoglitore, non solo deve essere capace di individuarli tra il fogliame, ma anche di distinguerne lo stadio di maturazione (fig. 3) e di coglierli senza danneggiarli. Questi tre compiti richiedono tre distinti processi tecnologici, che devono essere combinati in una sola macchina in grado di muoversi agilmente all’interno di una serra.
Un’indagine svolta da un gruppo di ricercatori della China Agricultural University spiega che, per rispondere a questi prerequisiti, i robot di ultima generazione sono dotati di sofisticati sistemi sensoriali e costruiti con materiali più morbidi e flessibili, che possano assicurare una manipolazione più delicata del prodotto. Inoltre, per garantire che i robot stessi non contribuiscano alla contaminazione dei prodotti, è stata sviluppata una serie aggiuntiva di robot per lavarne gli arti meccanici e pulire le aree di lavorazione in cui essi operano.
Oltre ai robot progettati per operare in maniera autonoma, uno studio condotto da un gruppo di ricercatori internazionali del Robotics and autonomous systems (Ras) network (Duckett et al, 2018) propone di introdurre nelle serre dei robot collaborativi più piccoli e leggeri, conosciuti come cobot, progettati per lavorare insieme agli operatori e collaborare nello svolgimento di alcune mansioni, come quelle più monotone e ripetitive o che presentano un maggiore grado di rischio per la salute umana, garantendo al contempo un controllo di qualità adeguato e coerente.
Numeri e previsioni
Secondo la International federation of robotic (Ifr), nel 2020 sono stati venduti circa 25.000 robot agricoli (Ifr world robotics report 2020) e, stando al nuovo rapporto di Tractica, società specializzata in ricerche di mercato nell’ambito dell’intelligenza artificiale e della robotica, l’utilizzo di robot in agricoltura aumenterà in modo significativo nei prossimi anni, passando dalle 32.000 unità registrate nel 2016 alle 594.000 unità annue previste nel 2024. Le stime prodotte dalla società di ricerche indiana MarketsandMarkets prevedono che il giro di affari globale dei robot agricoli, attestato a 4,6 miliardi di dollari nel 2020, crescerà a 20,3 miliardi di dollari entro il 2025, con un tasso di crescita annuale del 34,5%. In fig. 4 riportiamo le percentuali di adozione di tecnologie robotiche nei diversi ambienti agricoli.
Tra i maggiori produttori mondiali, il Giappone si attesta al primo posto per la ricerca e lo sviluppo di robot agricoli, seguito dagli Stati Uniti, dove risiede una delle aziende di robot agricoli più conosciute, l’Abundant Robotics. In Europa, il mercato più sviluppato per l’agricoltura in ambiente controllato è quello olandese dove, secondo la ricerca condotta da AgriDirect, società dei Paesi Bassi specializzata nei servizi di marketing per il settore agricolo, già nel 2020 l’11% delle aziende contattate usava robot.
Tuttavia, non mancano freni alla diffusione delle tecnologie IoT e della robotica delle serre. Una delle maggiori criticità con cui ci si scontra è l’elevato costo iniziale, specialmente nel caso dei robot, e la paura del mancato rientro dell’investimento. A questo si aggiunge la diffusa mancanza di competenze per la gestione di questi sistemi e la paura di non saper far fronte a eventuali malfunzionamenti e anomalie. Per avere un’idea dei costi, si pensi che la spesa per un robot assegnato alla movimentazione, spaziatura e posizionamento dei materiali si aggira attorno ai 30.000 euro.
Infine, resta doverosa una riflessione sul cambiamento che queste tecnologie genereranno nel mondo del lavoro. Infatti, se da un lato l’impiego dei robot permetterà di colmare il vuoto di forza lavoro qualificata che molto spesso affligge i serricoltori, dall’altro lato si prospetta una drastica sostituzione della manodopera umana dalle macchine, così come è avvenuto con la rivoluzione industriale e con quella postindustriale.
In figura 5 proponiamo un’analisi swot (strengths - i punti di forza, weaknesses - le debolezze, opportunities - le opportunità e threats - le minacce) per riassumere i maggiori punti di forza e debolezza di queste tecnologie che, presto o tardi, ogni serricoltore dovrà prepararsi ad accogliere per poter far fronte alla crescente domanda alimentare e alla sfida della sostenibilità ambientale.
