L’integrazione dell’intelligenza artificiale nei sistemi di controllo ambientale odierni potrebbe ridurre il consumo energetico per l’agricoltura indoor del 25 per cento, contribuendo potenzialmente a sfamare il mondo man mano che la popolazione aumenta, hanno scoperto gli ingegneri della Cornell University, che hanno riportato i loro risultati su Nature Food.
Secondo le Nazioni Unite, la popolazione mondiale dovrebbe crescere fino a9,7 miliardi di persone entro il 2050. Questa crescita, combinata con il cambiamento climatico e l’urbanizzazione, richiede soluzioni per i difetti degli attuali sistemi di produzione alimentare del mondo, hanno affermato i ricercatori.
I metodi di coltivazione indoor, come le serre con illuminazione artificiale, sono meno vulnerabili al cambiamento climatico, ma richiedono un consumo intensivo di energia e un’attenta gestione delle risorse per essere sostenibili.
«Gli attuali sistemi di controllo ambientale non sono abbastanza smart», ha affermato Fengqi You, professore di ingegneria dei sistemi energetici alla Cornell.
Utilizzando tecniche di intelligenza artificiale come l’apprendimento a rinforzo profondo e l’ottimizzazione computazionale, gli scienziati hanno analizzato la lattuga coltivata in strutture agricole indoor in otto diverse località (Los Angeles, Chicago, Miami, Seattle, Milwaukee, Phoenix, Fargo, North Dakota e Ithaca, New York in tutti gli Stati Uniti), nonché Reykjavi’k, Islanda e Dubai, Emirati Arabi Uniti.
L’intelligenza artificiale riduce il consumo di energia ottimizzando i sistemi di illuminazione e regolazione del clima. Il consumo di energia è sceso a 6,42 kilowattora per chilogrammo di peso fresco (energia necessaria o utilizzata per produrre un chilogrammo di lattuga coltivata indoor) da 9,5 kilowattora per chilogrammo di peso fresco, in luoghi che utilizzano tecnologie non basate sull’intelligenza artificiale.
I ricercatori hanno scoperto che per le aree più calde, come Dubai o il sud degli Stati Uniti, l’intelligenza artificiale ha ridotto il consumo di energia a 7,26 kilowattora per chilogrammo di peso fresco, rispetto ai 10,5 kilowattora per chilogrammo di peso fresco.
Una bassa ventilazione durante i periodi di luce (16 ore di luce solare simulata) e un’elevata ventilazione durante i periodi di buio (otto ore che simulano la notte) hanno fornito una soluzione efficiente dal punto di vista energetico per livelli ottimali di anidride carbonica indoor per la fotosintesi, ossigeno per la respirazione e la crescita delle piante e altri requisiti di ventilazione bilanciati.
«Questo è un concetto molto simile alle case intelligenti – ha affermato You – Vogliamo stare comodi a casa riducendo al contempo il consumo di energia; così come le colture. Questo lavoro si concentra su un sistema intelligente per rendere la produzione alimentare ottimale, sostenibile e ridurre l’impronta di carbonio. Questo è ciò che l’intelligenza artificiale fa molto bene. Possiamo risparmiare parecchio se utilizziamo l’intelligenza artificiale per ottimizzare attentamente l’illuminazione artificiale e altri sistemi energetici».