Indoor Farming Magkakaroon ng Pagsulong sa Kahusayan sa Pamamagitan ng AI Integrations

Ang indoor farming, na kilala rin bilang controlled environment agriculture, ay eksaktong kung ano ang sinasabi ng pangalan — ang pagsasaka ng mga pananim sa isang kontroladong kapaligiran, karaniwang sa loob.

Ang global indoor farming ay kasalukuyang may halaga na $40.51 bilyon, ayon sa isangulat mula sa Fact.MR, at inaasahang lalagpas ng $118 bilyon sa susunod na dekada.

Sa ganitong uri ng pagsasaka, ginagamit ang mga artipisyal na ilaw at teknolohiya upang i-optimize ang mga kondisyon ng paglago at dagdagan ang ani ng pananim.

“Maraming katulad na teknolohiya na makikita mo sa isang gusali para sa kaginhawaan ng tao, ngunit ginagamit para sa mga halaman.”

– Jennifer Amann ng American Council for an Energy-Efficient Economy

Sa pagtaas ng pangangailangan para sa sariwang pagkain na may mataas na nutrisyon, mga pagsisikap na mapababa ang epekto ng pagbabago ng klima, at pangangailangan para sa mas mataas na taunang ani gamit ang limitadong espasyo at tubig, tumataas ang interes sa pagtatanim ng mga pananim sa isang saradong espasyo.

Sa huli, ang indoor farming ay nag-aalok ng isang matipid, epektibong paggamit ng mga mapagkukunan, at pangkapaligirang napapanatiling paraan ng pagtatanim ng pagkain.

Dagdag pa rito, nakakamit ang tumpak na kontrol sa mga salik ng kapaligiran tulad ng halumigmig, liwanag, temperatura, at antas ng nutrisyon upang mapataas ang produktibidad at tugunan ang mga hamon na kaugnay ng tradisyonal na pagsasaka.

Ang ilan sa mga popular na pamamaraan na ginagamit sa indoor agriculture ay hydroponics, aeroponics, at aquaponics, na nagpalawak ng hangganan ng kung ano ang maaaring itanim sa loob. Higit pa rito, ang pagsasama ng LED lighting, Internet of Things, at artificial intelligence ay tumutulong sa pag-unlad ng sektor. 

Halimbawa, sa Texas at sa US, ang vertical hydroponic greenhouse company na Eden Green Technology ay kumokontrol sa bawat aspeto ng buhay ng halaman sa kanilang pasilidad na 82,500 square feet, kung saan pitong milya ng mga tubo ang nagdadala ng nutrient-rich na tubig at pinapalamig na hangin ay pinapapasok upang lumikha ng perpektong mikroklima para sa lettuce, na ibinibenta naman sa Walmart. Ang pasilidad ay gumagamit ng LED lights, na gumagamit ng mga programadong algoritmo upang magbigay ng tamang dami ng liwanag, bukod sa natural na liwanag, na ginagawang “pretty agnostic to the outside environment.”

Ang paggamit ng teknolohiya sa pagsasaka ay patuloy na tumataas dahil sa kakayahan nitong magpababa ng gastos, magpataas ng produksyon ng pananim, at mapabuti ang kahusayan. 

Ang paggamit ng big data, IoT, robotics, at AI ay partikular na kapaki-pakinabang sa pag-automate ng mga operasyon sa pagsasaka. Habang ang GPS at mga sensor ay gumagamit ng data-driven na pamamaraan upang i-optimize ang produksyon ng pananim, tumutulong ang mga drone sa inspeksyon ng bukid at pagmamanman ng paglago ng pananim at hayop.

Paggamit ng AI upang Bawasan ang Paggamit ng Enerhiya sa Indoor Farming

Ang indoor farming ay ang bagong paraan ng pagsasaka, na pinahusay ng paggamit ng teknolohiya. Gayunpaman, habang ang plant factories na may artipisyal na ilaw (PFALs) ay maaaring magpataas ng produksyon ng pagkain kada yunit ng lupain, nangangailangan ito ng mga mapagkukunan tulad ng carbon dioxide at enerhiya upang mapanatili ang optimal na kondisyon ng paglago ng halaman. 

Kaya, isang bagong pag-aaral ang gumamit ng bagong teknolohiya, AI, upang bawasan ang konsumo ng enerhiya ng indoor farming ng hanggang 25%.

Ang pagsasama ng AI sa mga plant factory ay makakatulong sa pag-regulate ng mga sistema ng ilaw at klima, na malaki ang pagbawas ng paggamit ng enerhiya sa mga pabrika at nakakatipid ng mahahalagang mapagkukunan habang pinapabuti ang kahusayan.

Ang mga plant factory na ito ay malalaking indoor farm na may kumpletong kontrol sa klima at ilaw. Ayon kay Benjamin Decardi-Nelson, isang postdoc fellow sa laboratoryo ni Fengqi You sa Energy Systems Engineering sa Cornell Engineering, kung gagamitin ng mga halaman sa buong mundo ang AI, makakatulong ito na “pasilitahin ang photosynthesis, transpiration, at respiration ng mga pananim sa mga gusaling ito.”

Isang napakalaking tagumpay ito at maaaring makatulong sa pagpapakain sa tumataas na pangangailangan sa pagkain ng mundo habang tumataas ang populasyon. Ang populasyon ng mundo ay kasalukuyang nasa 8.2 bilyon at ayon sa mga proyeksiyon ng United Nations, aabot sa 9.7 bilyon pagsapit ng 2050 at 11.2 bilyon pagsapit ng 2100. 

Kasama ng urbanisasyon at pagbabago ng klima, kailangan nating pagtrabahuan ang kasalukuyang mga sistema ng produksyon ng pagkain at gawing mas epektibo upang matugunan ang tumataas na pangangailangan. Kaya’t nakatuon ang pansin sa indoor farming, na umaasa sa teknolohiya upang lumikha ng kontroladong kapaligiran. Ginagawa nitong mas hindi madaling maapektuhan ng pagbabago ng klima at iba pang salik na nakakaapekto sa tradisyonal na pagsasaka.

Ngunit ang indoor farming ay hindi rin walang hamon. Ayon kay You, ang kasalukuyang mga sistema ng kontrol sa kapaligiran ay simpleng “hindi sapat ang katalinuhan.” Sila ay mataas ang konsumo ng enerhiya at nangangailangan ng maingat na pamamahala ng mga mapagkukunan upang maging napapanatili. 

Isang sagot ay ang bentilasyon ngunit habang maaari nitong pababain ang paggamit ng enerhiya, naaapektuhan nito ang antas ng carbon dioxide at balanse ng kahalumigmigan, na nagpapakumplikado sa paglago ng halaman. Dito, ang AI ay maaaring maging napakalaking tulong sa pamamahala ng maraming komplikasyon.

Ang artificial intelligence ay kasalukuyang ginagamit nang malawakan sa sektor mula sa pag-forecast ng ani batay sa satellite data, pagsusuri ng iba’t ibang data (larawan ng bukid at satellite, panahon, at kahalumigmigan ng lupa) upang matukoy ang mga isyu sa pananim, at pag-predict ng mga pattern ng sakit sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga halaman at pagkatapos ay magrekomenda ng mga paggamot, hanggang sa pagbawas ng paggamit ng pestisidyo sa pamamagitan ng pagtukoy lamang sa mga apektadong lugar. Ang AI ay karagdagang tumutulong sa mga magsasaka na i-optimize ang paggamit ng mga mapagkukunan at makipag-negosasyon sa presyo ng ani sa pamamagitan ng pagtatasa ng mga rate ng ani at antas ng kalidad.

Samantala, ang pinakabagong pag-aaral ay gumamit ng AI upang bawasan ang paggamit ng enerhiya sa indoor farming. Ayon kay Decardi-Nelson, ang pag-streamline ng mga operasyon gamit ang AI upang bawasan ang konsumo ng enerhiya ay maaaring gawing viable ang mga indoor farm kahit sa mga rehiyon na may limitadong oportunidad sa pagtitipid ng enerhiya. Idinagdag niya:

“Sa pamamagitan ng estratehikong pag-align ng teknolohiya ng environmental control system sa biology ng halaman, maaaring mapanatili ang enerhiya gamit ang bentilasyon habang binabawasan ang pag-aaksaya ng carbon dioxide at pinapanatili ang ideal na kondisyon ng paglago.”

Isang Matalinong Sistema upang Gawing Napapanatili ang Produksyon ng Pagkain

Inilathala sa Nature noong Set. 9, ginamit ng pag-aaral ang deep reinforcement learning at computational modeling upang suriin ang interaksyon ng halaman at kapaligiran.

Ginamit ng mga mananaliksik mula sa Cornell University ang mga teknik ng AI upang tasahin ang lettuce na itinanim sa mga pasilidad ng indoor agriculture sa sampung magkakaibang lokasyon sa buong mundo na may iba’t ibang klima. Kabilang dito ang walong lokasyon sa US, kabilang ang Ithaca (New York), Fargo (North Dakota), Phoenix, Milwaukee, Seattle, Miami, Chicago, at Los Angeles. Ang iba pang dalawa ay Dubai, United Arab Emirates, at Reykjavík, Iceland.

Nakita ng pag-aaral na ang AI ay maaaring makabuluhang mapabuti ang pagtitipid ng enerhiya sa PFALs pati na rin suportahan ang napapanatiling produksyon ng pagkain. Nakamit ng AI ang pagtitipid sa enerhiya sa pamamagitan ng pag-optimize ng mga sistema ng ilaw at regulasyon ng klima, na nagbawas ng paggamit ng enerhiya.

Sa mga lugar na may mas malamig na klima na kasalukuyang gumagamit ng non-AI na teknolohiya, ang pagpapakilala ng AI ay nagbabawas ng enerhiya na kinakailangan upang makagawa ng isang kilogram ng lettuce sa loob ng 32.42%. Partikular, ang konsumo ng enerhiya ay bumababa mula 9.5 kWh tungong 6.42 kWh kada kilogram ng sariwang bigat.

Sa mas mainit na klima, tulad ng Dubai o katimugang United States, nabawasan ng AI ang paggamit ng enerhiya ng 22.28%, na bumababa mula 10.5 kWh tungong 7.26 kWh kada kilogram ng sariwang bigat.

Ayon sa pag-aaral, ang mga panlabas na temperatura sa pagitan ng 0 at 25 degrees Celsius ay pabor sa pagbawas ng enerhiya na kaugnay ng bentilasyon. Gayunpaman, ang pagtitipid sa enerhiya na kaugnay ng bentilasyon ay negatibong nakakaapekto sa iba pang paggamit ng mga mapagkukunan, tulad ng paggamit ng CO2. Ang panlabas na halumigmig, samantala, ay walang malinaw na pattern o epekto sa paggamit ng enerhiya. 

Natuklasan ng pag-aaral na ang pagkakaroon ng mataas na bentilasyon sa panahon ng dilim, na walong oras ng night simulation, at mababang bentilasyon sa panahon ng liwanag, na labing-anim na oras ng day/sunlight simulation, ay nagbigay ng enerhiya-epektibong solusyon para sa optimal na antas ng CO2 sa loob para sa photosynthesis, oxygen para sa respiration at paglago ng halaman, at balanseng iba pang pangangailangan sa bentilasyon.

“Ito ay napakaparehong konsepto sa mga smart home.”

– You, ang co-director ng Cornell University AI for Science Institute at co-director ng Cornell Institute for Digital Agriculture

Katulad ng ating kagustuhan na maging komportable sa ating tahanan habang nagbabawas ng paggamit ng enerhiya, ganoon din ang mga pananim, ayon sa kanya, na binibigyang-diin na ang AI ay tumutulong nang husto. Sa pamamagitan ng paggamit ng AI upang i-optimize ang artipisyal na ilaw at iba pang mga sistema ng enerhiya, maaari tayong makatipid sa gastos.

“Ang gawaing ito ay nakatuon sa isang matalinong sistema upang gawing optimal, napapanatili, at mababa ang carbon footprint ang produksyon ng pagkain.”

– You

Ang Pagbabalanse ng Paggamit ng Enerhiya at Napapanatili ay Susi sa Kakayahang Kumita

Ang pagbawas ng paggamit ng enerhiya ay isa sa pinakamahalagang aspeto ng matagumpay na indoor farming. Dahil gumagamit ito ng mas maraming enerhiya kaysa sa tradisyonal na greenhouse, ito ay isang malaking gastos para sa indoor farming na kung saan ang ilaw ang bumubuo ng karamihan ng konsumo ng enerhiya dito. 

Ang mataas na gastos ay maaaring magbanta sa kakayahang kumita ng negosyong ito, na ginagawang napakahirap ang napapanatili at kakayahang magpatuloy ng vertical farming. Higit pa rito, ang pagtaas ng gastos ay kadalasang ipinapasa sa mga mamimili, kaya ang pagbawas ng paggamit ng enerhiya at sa gayon, ang gastos ay makakatulong upang mapagaan ang pinansyal na pasanin. 

Sa likod ng kontekstong ito, maraming patuloy na pananaliksik at pag-unlad sa mundo ng indoor farming ang nakatuon sa pagbawas ng mga gastusin at paghahanap ng napapanatiling mga pamamaraan upang epektibong matugunan ang mga hamon sa produksyon ng pagkain.

Noong nakaraang buwan, ang mga mananaliksik mula sa Ben-Gurion University of the Negev ay lumikha ng isang closed-loop system upang makagawa ng mas maraming isda at gulay habang gumagamit ng mas kaunting enerhiya. Bilang bahagi ng pananaliksik sa mga aquaponic system, ang bagong sistemang ito ay bumuo ng halos walang basurang yunit sa pamamagitan ng pagtrato sa solid waste ng isda gamit ang anaerobic digestion at pag-recover ng enerhiya at nutrisyon pabalik sa sistema.

Pinamunuan ni Prof. Amit Gross, direktor ng Zuckerberg Institute for Water Research, ipinakita ng sistema ang 1.6x na mas mataas na produktibidad ng halaman, 2.1x na mas mababang paggamit ng tubig, at 16% na mas kaunting konsumo ng enerhiya kada kilogram ng feed kumpara sa tradisyonal na mga sistema. 

Ang pagkakaroon ng isang tonelada ng isda, na isang mataas na kalidad na mapagkukunan ng protina na may mas maliit na carbon footprint, ay maaaring magpahintulot sa sistema na mag-operate nang walang anumang panlabas na enerhiya, ayon sa pag-aaral. Bukod pa rito, sa pagkakaroon ng halos walang basurang produksyon at makabuluhang carbon sequestration, may potensyal ang sistemang ito na maging isang napapanatiling stand-alone unit.

“Ang pagpapakain sa mahigit 8 bilyong tao sa planeta habang binabawasan ang greenhouse gas emissions ay mangangailangan ng mga makabagong teknolohiya. Ang mga nagkokombina ng dalawang function sa isa ay malinaw na mas kanais-nais.”

– Prof. Gross

Isang hiwalay na pananaliksik mula Hulyo ng taong ito, nagbawas ng bill ng kuryente ng mga greenhouse ng halos isang-kapat sa pamamagitan ng pag-aayos ng iskedyul ng artipisyal na ilaw.

Sa isang buwang eksperimento ng mga mananaliksik mula sa Skoltech, sinubukan ang iba’t ibang uri ng lettuce at endive (chicory) sa dalawang magkaparehong greenhouse. Lahat ng kondisyon maliban sa iskedyul ng ilaw ay pareho. Habang parehong nakatanggap ng 16 oras ng liwanag araw-araw, isa lamang ang may madidilim na oras na inihati sa buong araw batay sa kung kailan pinakamahal ang kuryente, at “hindi ito nakakaapekto nang masukat sa paglago ng halaman.”

Mga Kumpanya na Kasangkot sa Pagsusulong ng Indoor Farming

Ngayon, tingnan natin ang ilang kumpanya na nagtutulak ng hangganan ng teknolohiyang agrikultural sa pamamagitan ng makabagong solusyon sa indoor farming.

#1. Village Farms International (VFF)

Ang kumpanyang ito ay kasangkot sa indoor farming, pag-aalaga ng mga produkto, at cannabis sa ilalim ng kontroladong kondisyon. Ang kumpanya ay nagtataguyod, nagmamarket, at nagdidistribute ng premium-quality, greenhouse-grown na prutas at gulay sa North America sa pamamagitan ng wholly-owned subsidiary na Village Farms Fresh.

Nasa merkado mula pa noong 1987, kasalukuyang may 240 acres ng glass greenhouses ang Village Farms sa US at Canada. Sa isang kamakailang interview, sinabi ng President at CEO na si Mike DeGiglio ang kanilang teknolohikal na pokus sa disenyo ng software upang kontrolin ang internal na kapaligiran ng greenhouse. Ang malaking bahagi ng pondo ng kumpanya ay ginugol din sa paglikha ng klima ng greenhouse na gumagana kahit ano pa man ang panlabas na kapaligiran. 

Ang isa pang pokus ay ang teknolohiya sa panig ng enerhiya at pagdagdag ng carbon dioxide. “Kung maaari naming bawasan ang gastos sa enerhiya, magiging mas napapanatili kami,” sabi ni DeGiglio. Dahil dito, nag-invest ang Village Farms kasama ang FuelCell Energy, Quadrogen Power Systems, at National Research Council of Canada upang magtayo ng pilot project para sa teknolohiyang fuel cell para sa kanilang greenhouse sa British Columbia. 

Sa market cap na 110.61 milyon, ang VFF shares ay kasalukuyang nagte-trade sa $0.99, tumaas ng 30.09% YTD. Mayroon itong EPS (TTM) na -0.45 at P/E (TTM) na -2.18. Para sa Q2 ng 2024, ang kumpanya reported ng 19% YoY na pagtaas sa consolidated sales sa $92.1 mln, kung saan ang Fresh Produce segment ay nagkaroon ng 7% na pagtaas at ang Canadian Cannabis segment ay 45%, habang ang US Cannabis segment ay nakaranas ng pagbaba.

Ang net loss ay $23.5 mln habang ang adjusted EBITDA ay nag-ulat ng loss na $3.6 mln at ang cash flow ay umangat sa $5.7 mln sa quarter. Sa taong ito, nag-file din ang kumpanya ng $200mln offering, kung saan ang mga proceeds ay gagamitin para sa working capital at pangkalahatang corporate purposes.

#2. Hydrofarm Holdings Group (HYFM) 

Ang Hydrofarm ay isang supplier ng kagamitan at suplay para sa controlled environment agriculture (CEA) para sa hydroponic at indoor farming. Kabilang dito ang nutrients, lighting, mga plano upang i-optimize o i-scale ang iyong komersyal na operasyon, at iba pa.

Sa market cap na 31.26 milyon, ang HYFM shares ay kasalukuyang nagte-trade sa $0.68, bumaba ng 25.89% YTD. Mayroon itong EPS (TTM) na -1.55 at P/E (TTM) na -0.44. Para sa Q2 ng 2024, ang kumpanya reported ng pagbaba ng 13.1% sa net revenue sa $54.8 mln. Kasabay nito, tumaas ang net loss sa $23.5 habang ang gross profit ay $10.9 mln at ang adjusted EBITDA ay $1.7 mln.

“Sa ikalawang quarter, naghatid kami ng positibong Adjusted EBITDA sa ika-apat na pagkakataon sa huling limang quarter, na nagpapakita ng bisa ng aming restructuring plan at kaugnay na mga pagsisikap sa pagtitipid ng gastos.”

– Bill Toler, chairman and CEO

Ang Hydrofarm ay kasalukuyang nagtatrabaho upang makamit ang pagtitipid sa gastos sa pamamagitan ng pinahusay na paggamit at produktibidad sa kanilang mga pasilidad habang nananatiling kumpiyansa sa mga oportunidad sa paglago. May hawak ang Hydrofarm ng $30.3 mln na cash sa pagtatapos ng quarter at nagpapanatili ng $20 mln na borrowing capacity. 

Konklusyon

Sa ngayon, nabubuhay tayo sa isang mundo na humaharap sa problema ng mabilis na pagtaas ng populasyon, urbanisasyon, pagbabago ng klima, pagkasira ng lupa, at malawakang paggamit ng pestisidyo at pataba habang tumataas ang pangangailangan ng mga mamimili para sa pagkain na may mataas na nutrisyon na may minimal na epekto sa kapaligiran. 

Kaya’t ang indoor farming ay nagkakaroon ng malaking kasikatan. Hindi lamang ito angkop para sa mga urban na kapaligiran kundi gumagamit din ito ng mas kaunting tubig, may mas kaunting occupational hazards, at nagbabawas ng epekto sa kapaligiran. Sa maraming benepisyo nito, ang indoor farming ay nag-aalok ng isang pangakong solusyon sa mga hamon ng modernong agrikultura. 

Sa pamamagitan ng paggamit ng teknolohiya upang lumikha ng kontroladong kapaligiran, tumutulong ang indoor farming na matugunan ang tumataas na pangangailangan para sa sariwa, lokal na inani, at masustansyang pagkain habang tinutugunan ang mga alalahanin sa napapanatili.

I-click dito para sa listahan ng nangungunang 10 indoor agriculture companies.