Arugga Ai Farming è un’azienda israeliana specializzata nell’uso dell’intelligenza artificiale in agricoltura. Recentemnete ha sviluppato un robot impollinatore, in grado di riprodurre l'azione dei bombi sul pomodoro in serra.
Completamente autonomo, Trata – questo il nome dell’automa – utilizza l’aria compressa per simulare il battito d’ali e il movimento degli insetti impollinatori. Il lancio commerciale è previsto entro la fine del 2020.
Si parte dal pomodoro
Per sviluppare questo prodotto, Arugga Ai Farming ha posto il focus su una coltura protetta particolarmente importante, per la quale l’impollinazione è un fattore centrale e in grado di condizionare la resa e di incidere fortemente sui costi di produzione: il pomodoro.
Questa coltura ha un’impollinazione autogama. Ciò significa che il polline di un fiore feconda il pistillo dello stesso fiore. In ambiente protetto questo processo è ostacolato a causa della particolare morfologia fiorale. Il modo più efficace per impollinare i fiori di pomodoro è la buzz pollination (ovvero la vibrazione del fiore causata dal rapido movimento delle ali degli insetti impollinatori), che provoca il rilascio del polline.
I bombi, in particolare la specie Bombus terrestris, sono largamente impiegati nelle colture protette, sia in Italia che all’estero. Vengono allevati in specifiche bio-fabbriche e venduti come arnie pronte al posizionamento in serra. Si tratta di imenotteri sociali che vivono in colonie organizzate; sono abili bottinatori, in grado di sopravvivere anche a temperature medio-basse e in condizioni di scarsa luminosità. In un ambiente ottimale, una colonia di bombi impollina una superficie di 1.000-3.000 m2 per un periodo di circa 6-8 settimane.
Quando coi bombi non si può
Chiaramente i bombi non sono soltanto strumenti di impollinazione, ma in primo luogo sono esseri viventi. Per questo il loro utilizzo ha alcuni aspetti critici, che richiedono particolare attenzione.
Ad esempio, la gestione fitoiatrica della coltivazione dev’essere incentrata sulla salvaguardia del benessere degli insetti. Questi possono subire effetti diretti o indiretti come conseguenza dell’uso di agrofarmaci per la difesa delle piante.
Anche la sensibilità degli insetti alle temperature è un aspetto importante. Soprattutto in contesti in cui i cicli colturali si susseguono durante l’anno e la produzione continua anche con temperature estreme. I bombi, infatti, nonostante siano più rustici delle api e di altri insetti impollinatori, hanno un intervallo di temperatura ottimale tra i 10 e i 28°C.
Fuori da questo intervallo la loro efficienza come impollinatori si abbassa drasticamente, perché devono impiegare maggiore energia e tempo per regolare la temperatura interna dell’arnia e garantire il benessere della colonia.
Inoltre, i livelli di umidità relativa nella serra influenzano notevolmente l’impollinazione dei fiori. Valori di umidità superiori all’80% impediscono il rilascio del polline, pertanto rallentano l’azione dei bombi. Invece livelli inferiori al 50% portano a una riduzione significativa della germinabilità del polline.
Infine, diversi studi hanno mostrato che i bombi sono sensibili alle variazioni luminose e nelle serre che utilizzano illuminazione artificiale integrativa (soprattutto a Led) gli insetti possono soffrire di problemi di orientamento. Questi causano difficoltà nel ritrovare la loro arnia e, nei casi peggiori, drastiche riduzioni del numero di individui vitali.
Un’alternativa efficace all’impollinazione manuale
Inizialmente l'azienda ha eseguito un trial di successo in una serra commerciale israeliana, che ha dimostrato la capacità di Trata di raggiungere gli stessi valori di impollinazione dati dalle colonie di bombi. In seguito, ha deciso di portare avanti le sperimentazioni con il robot impollinatore in ambiente protetto in Australia.
Attualmente in Australia continentale non sono presenti bombi nativi e l’introduzione di insetti alieni è severamente proibita per evitare il rischio di squilibri degli ecosistemi esistenti. Sul territorio sono presenti altri insetti impollinatori autoctoni ma, al momento, nessuno di questi viene allevato per scopi commerciali. Perciò il metodo largamente più utilizzato nelle serre di pomodoro è l’impollinazione manuale.
Tale tecnica si basa sull’uso di particolari bacchette e strumenti che, vibrando, scuotono il fiore e causano la caduta del polline dalle antere. Di conseguenza avviene l’impollinazione del fiore. L’operazione deve essere svolta manualmente e frequentemente (in media, tre volte a settimana) e comporta un notevole impiego di manodopera.
L’impollinazione manuale è molto efficace ma estremamente costosa. Infatti i produttori di pomodori australiani stanno facendo pressioni sul governo per introdurre esemplari di Bombus terrestris da utilizzare nelle loro serre. Ma finora le autorità hanno sempre negato il consenso.
In questo particolare contesto si inserisce il primo trial su larga scala di Arugga, che punta a introdurre la sua tecnologia per risolvere il problema dell’impollinazione dei pomodori in ambiente protetto, rendendo le operazioni più efficienti ed economiche.
Come funziona il robot impollinatore
Il robot impollinaotre sviluppato da Arugga Ai Farming si muove in modo indipendente su appositi binari installati nelle serre utilizzate come test, secondo le indicazioni fornite dal software. È equipaggiato con diverse videocamere ad alta risoluzione, in grado di controllare tutta la superficie vegetale.
L’algoritmo alla base di Trata elabora le immagini acquisite dalle videocamere in tempo reale e identifica i fiori aperti e pronti per essere impollinati. Così sfrutta l’incredibile potenziale dell’intelligenza artificiale. Il software, programmato per riconoscere i fiori maturi, comanda un braccio meccanico che utilizza il sistema a impulsi di aria compressa per colpire i fiori di pomodoro. Quindi crea una vibrazione del tutto simile a quella prodotta dal passaggio dei bombi.
Gli impulsi di aria compressa riescono a raggiungere con grande precisione i fiori aperti e permettono al polline di fuoriuscire dalle antere, senza danneggiare la pianta. Il livello di precisione è molto alto: il 97% dei fiori viene identificato e impollinato dal robot, senza alcun intervento umano.
I vantaggi di Trata
L’azienda produttrice spiega che l’utilizzo di Trata, rispetto all’impiego di bombi e insetti impollinatori, ha diversi vantaggi per i coltivatori.
Il primo è la mancanza di contatto diretto con i fiori. Il robot impollinatore agisce senza toccarli in alcun modo, sfruttando il sistema ad aria compressa. Questo permette di limitare la diffusione di alcuni patogeni tra una pianta e l’altra, come può avvenire nel caso di impollinazione tramite insetti utili.
Un secondo importante beneficio nell’uso di questa tecnologia risiede nell’adattabilità del robot alle condizioni ambientali. Mentre gli insetti sono sensibili a temperature troppo basse o troppo alte, Trata è in grado di impollinare efficacemente i fiori senza essere influenzato dalle condizioni ambientali interne alla serra.
Inoltre, negli ambienti protetti che utilizzano impianti di illuminazione Led, una soluzione tecnologica di questo tipo potrebbe risolvere il problema del disorientamento dei bombi causato dalla luce artificiale e consentire un’allegagione più efficace.
Un ulteriore vantaggio è la possibilità di mantenere alti i livelli di impollinazione anche nelle serre che utilizzano schermature per evitare l’ingresso di raggi Uv. Secondo alcuni studi, infatti, i bombi potrebbero essere influenzati negativamente dall’assenza di Uv nello spettro luminoso.
I prossimi passi
I progetti futuri di Arugga Ai Farming sono ampliare lo spettro di colture target, aumentare le rese e contenere i costi di produzione, migliorando l’efficienza di impollinazione.
Allo stesso tempo, l’azienda sta individuando nuove implementazioni al robot, che permettano di avere soluzioni innovative anche nella gestione di altri aspetti legati alle colture protette. Ad esempio le potature, la gestione dei patogeni e le previsioni di resa.
Per la potatura, l’azienda ha un brevetto per un particolare sistema senza contatto, che consentirebbe di abbassare il costo della manodopera impiegata per questa delicata operazione e di ridurre lo stress sulla pianta.
In merito alla difesa, implementando i sistemi di intelligenza artificiale, già utilizzati per l’impollinazione automatica, il robot potrebbe individuare agenti patogeni e insetti dannosi in modo preciso e precoce, tramite l’analisi quotidiana delle immagini di ogni pianta.
Infine, l'aspetto della produzione. In collaborazione con un ente di ricerca israeliano, Arugga Ai Farming sta perfezionando una tecnologia che consentirebbe di ottenere previsioni di resa precise e accurate, monitorando la quantità e il peso dei frutti.
In conclusione, l’utilizzo di tecnologie basate su sensori e algoritmi di intelligenza artificiale permette di monitorare accuratamente le coltivazioni, soprattutto in ambiente protetto. Inoltre, fornirsce dati utili a prendere decisioni ponderate, riducendo i fattori di incertezza e le perdite economiche.
