‘Digital Twins’ สู่การปฏิวัติโฉมวงการเกษตรกรรมแห่งโลกอนาคต
วิกฤตของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ นับวันยิ่งส่งผลต่อโลกของเรามากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะในภาคเกษตรกรรม ซึ่งหากในอนาคตพื้นดินและสภาพแวดล้อมไม่สามารถใช้เพาะปลูกได้อีกจนมนุษย์เริ่มขาดแคลนอาหาร การเข้ามาของเทคโนโลยี Digital Twins จะสามารถแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้อย่างไร?
หลังจากที่โลกพัฒนาขึ้นทุกวัน การขยายตัวของเมืองและจำนวนประชากรที่เพิ่มมากขึ้น คำถามสำคัญสุดท้าทายคือ ในเมื่อเกิดการขยายตัวมากขนาดนี้ การผลิตทรัพยากรอาหารจะยังเพียงพอต่อความต้องหรือไม่? แล้วต้องพัฒนาไปในรูปแบบใดจึงจะตอบโจทย์และเป็นไปอย่างยั่งยืน? โครงการ ‘Growing Underground’ จึงถือกำเนิดขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหานี้ จากการต่อยอดโครงสร้างทางวิศวกรรมและสถาปัตยกรรม เพื่อพัฒนาพื้นที่ใต้ดินใจกลางกรุงลอนดอน ให้เป็น ‘ฟาร์มใต้ดิน’ ขนาดใหญ่เพื่อปลูกพืชผลทางการเกษตร
Climate change กับผลกระทบด้านเกษตรกรรม
จากรายงาน Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability ข้อมูลส่วนใหญ่มักรายงานว่าการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศมีผลต่อสังคมมนุษย์อย่างไร ซึ่งผลกระทบบางอย่าง ‘ไม่สามารถกลับไปแก้ไขได้แล้ว’ ไม่ว่าจะเป็นน้ำท่วมผิดปกติ ไฟป่า แหล่งที่อยู่อาศัยถูกทำลาย และรู้หรือไม่ว่าผลเสียระยะยาวจากเหตุการณ์พวกนี้ส่งผลต่อภาค ‘เกษตรกรรม’ โดยตรง แถมยังทำลายความมั่นคงด้านอาหารและโภชนาการทั่วโลก
นอกจากนี้ปรากฏการณ์คลื่นความร้อน (Heat wave) และความแห้งแล้งที่นับวันยิ่งเกิดบ่อยขึ้น ทำให้ผู้คนนับล้านต้องเผชิญกับความไม่มั่นคงด้านอาหารอย่างเฉียบพลัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอฟริกา เอเชีย อเมริกากลาง อเมริกาใต้ และประเทศในเกาะเล็กๆในแถบอาร์กติก
จากข้อมูลของกองทุนระหว่างประเทศเพื่อการพัฒนาการเกษตรแห่งสหประขาขาติ (IFAD) เกษตรกรรายย่อยในภูมิภาคดังกล่าว มีความสามารถสร้างผลผลิตได้ถึง 1 ใน 3 ของผลผลิตทางการเกษตรทั่วโลก ซึ่งหากลองคิดภาพถ้าวิกฤตของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศหนักข้อขึ้นทุกวัน จนเกษตรกรกลุ่มนี้ไม่สามารถเพาะปลูกอะไรได้อีกแล้ว ความยากจนและความหิวโหยจะเพิ่มขึ้นมากขนาดไหน ความไม่มั่นคงและความขัดแย้งในระดับโลกจะตามมาอีกเท่าทวีคูณ
Digital Twins คืออะไร? ทำไมจึงนำมาใช้ในการเกษตรกรรมได้?
Digital Twins หรือฝาแฝดดิจิทัล เป็นผลผลิตหนึ่งจากการต่อยอดจากเทคโนโลยีอย่าง AI, IoT หรือ Cloud โดยจะเป็นเทคโนโลยีที่จำลองวัตถุจริงที่อยู่ในโลกให้ออกมาในรูปแบบ Virtual หรือรูปแบบเสมือน ซึ่งจะทำให้เห็นกระบวนการทำงาน ของวัตถุในโลกจริงได้หลายมิติมากขึ้น การนำ Digital Twins มาใช้ไม่ได้จำกัดแค่ในภาคเกษตรกรรมเท่านั้น แต่อุตสาหกรรมอีกหลายภาคส่วนก็ได้หยิบเทคโนโลยีนี้มาใช้ร่วม เพื่อช่วยก้าวข้ามข้อจำกัดบางอย่างที่การทำงานในโลกจริงทำไม่ได้หรือเป็นไปได้ยาก โดยเทคโนโลยีนี้จะเป็นการประสานข้อมูลทางกายภาพและ ในโลกเสมือนเข้าไว้ด้วยกัน และนำมาปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของสิ่งต่างๆ ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ใหม่ในอนาคต ที่ใครหลายคนอาจไม่เคยคาดคิดมาก่อน
‘Growing Underground’ ฟาร์มใต้ดินกับการแก้วิกฤตขาดแคลนอาหาร
Dr. Ruchi Choudhary เป็นบุคคลสำคัญที่ทำให้โครงการนี้เกิดขึ้นจริง เธอเป็นศาสตราจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมสถาปัตยกรรม แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ที่เริ่มตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการพัฒนาพืชในตัวอาคารโดยการใช้ Machine Learning และฝาแฝดดิจิทัล (Digital Twins) เข้ามาช่วยให้บรรลุเป้าหมายด้านความยั่งยืนและลดการใช้พลังงานในด้านต่างๆ ซึ่ง Dr. Ruchi เล่าว่าแนวคิดโครงการฟาร์มใต้ดินเริ่มขึ้นตั้งแต่ปี 2015 โดยมีเป้าหมายเพื่อชุบชีวิตหลุมหลบภัยเก่า และอุโมงค์ใต้ดินในลอนดอนที่ถูกทิ้งร้าง
ซึ่งหลายๆคนอาจคิดว่าโครงการนี้ไม่มีทางประสบความสำเร็จเลย การปลูกพืชใต้ดินที่ลึกลงไป 30 เมตรที่ขาดแสงแดดจากธรรมชาติ ฟังดูยังไงก็ไม่เข้าที แต่ด้วยความพยายามของ Dr. Ruchi องค์ความรู้ด้านวิศวกรรมและการวิเคราะห์ข้อมูล จึงทำให้พื้นที่ใต้ดินเกิดความเสถียรของสภาพแวดล้อมขึ้น ทั้งการนำหลอด LED มาใช้ ปรับอุณหภูมิ แสง แร่ธาตุ และอีกหลายอย่างที่เป็นปัจจัยในการเจริญเติบโตของพืช จนทำให้พื้นที่นี้เป็นสภาวะในอุดมคติสำหรับพืชเลยทีเดียว
นอกจากนี้อย่างที่เราทราบกันดีว่าพืชต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เพื่อเจริญเติบโต โครงการ Growing Underground ยังสามารถดึงพลังงานความร้อนจากตัวเมืองและคาร์บอนที่เราปล่อยกันมาใช้หมุนเวียนเพื่อให้พืชใต้ดินเจริญเติบโตได้ ทำให้เกิดการหมุนเวียนของเศรษฐกิจอย่างยั่งยืนและมีคุณค่า
ประโยชน์หลักๆที่เห็นได้ชัดเลยของการทำฟาร์มใต้ดินคือ มนุษย์สามารถเข้าใกล้แหล่งผลิตอาหารได้มากขึ้น ลด Supply chain ใช้ทรัพยากรน้อยลงในการจัดส่งแต่ละครั้ง และทำให้ได้สินค้าที่สดใหม่ส่งตรงถึงมือผู้บริโภคอยู่เสมอ โครงการนี้ทำให้เกษตรจำนวนไม่น้อยสามารถจัดการกับผลผลิตทางการเกษตรได้มากขึ้น ระยะเวลาปลูกและเก็บผลผลิตของพืชบางชนิดก็ร่นระยะเวลาลงได้มากกว่าครึ่ง นอกจากนี้ฟาร์มใต้ดินยังจัดการบริหารทรัพยากรการใช้น้ำและพื้นที่ที่น้อยลง น้อยกว่าการปลูกในเรือนกระจกทั่วไป พลังงานที่นำมาใช้ยังเป็นพลังงานที่สามารถทดแทนได้อีกด้วย
ความท้าทายของเกษตรแบบใต้ดิน
Dr. Ruchi ให้ความเห็นว่าความท้าทายที่สุดของการทำการเกษตรแบบใต้ดินที่ลึกลงไปกว่า 30 เมตร แน่นอนว่าต้องเป็นเรื่องการควบคุมสภาพแวดล้อมให้เหมาะกับการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งจะไม่สามารถทำได้เลยในสภาวะเช่นนี้หากเราขาดเทคโนโลยีไป ดังนั้นทีมของเธอจึงพัฒนาต่อยอดและสร้างแบบจำลองเสมือนจากข้อมูลเดิมที่มีอยู่ซึ่งส่งผลให้ Digital Twins ถูกพัฒนาขึ้นได้อย่างสมบูรณ์แบบผ่านการจำลองภาพเสมือนของฟาร์มเกษตรกรรม จำลองสภาพแวดล้อมและคุณภาพของพืชผลในแบบเรียลไทม์ นอกจากนี้ Digital Twins ยังสามารถอ่านค่าแบบรายวัน แจ้งเตือนกับผู้ดูแลได้ว่า ควรปรับลดค่าแสง อุณหภูมิบริเวณไหน หรือแม้กระทั่งบอกค่าความต้องการน้ำของพืชแต่ละต้นแบบเรียลไทม์
อีกหนึ่งสิ่งที่ถือเป็นความท้าทายคือกระบวนการด้านโลจิสติกส์ หรือการขนส่งและประสานงาน ซึ่งต้องใส่ใจในรายละเอียดพอสมควร เนื่องจากองค์ประกอบทั้งด้านฝั่งฮาร์ดแวร์และซอฟแวร์ถูกเชื่อมต่อกันหมดจึงจะสามารถทำให้ Digital Twins ดำเนินการไปได้อย่างไม่ติดขัด นอกจากนี้ยังต้องคำนึงถึงรอยเท้าคาร์บอน (Carbon footprint) ในระบบซึ่งหากใช้พลังงานมากเกินไปจนเกิดรอยเท้าคาร์บอน อาจทำให้ความตั้งใจแรกที่จะ net zero กลายเป็นศูนย์
Dr. Rushi หวังว่าเมื่อโครงการ Growing Underground ถูกปรับให้มีเสถียรภาพที่สามารถใช้งานคู่กับ Digital Twins ได้อย่างไร้ปัญหาใดๆแล้ว โครงการนี้จะได้รับการสนับสนุนและเผยแพร่ไปในวงกว้างของวงการเกษตรกรรม พื้นที่รกร้างอื่นๆทั่วเมืองจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ เช่น พื้นที่ใต้สะพาน บนดาดฟ้า หลังคา หรือช่องหว่างระหว่างอาคาร ซึ่งจะสร้างความตระหนักให้กับประชากรจำนวนมากว่าเราสามารถทำอะไรเพื่อสิ่งแวดล้อมได้บ้างแม้ว่าเราจะมีวิถีชีวิตแบบคนเมือง