Agricoltura del futuro: spazio all’Informatica e ai computer

Agricoltura del futuro: spazio alle macchine computerizzate

Agricoltura e Tecnologia: sembrerebbero agli antipodi, e invece sono legate tra loro a doppia mandata. Si perchè le nuove tecnologie stanno plasmando il settore agricolo che verrà, che dovrà per forza di cosa affrontare cambiamenti epocali, climatici e di spazio, e l’aiuto della tecnologia si farà sempre più imponente. In questo post a cura di StartUp Magazine, affronteremo il problema dell’Agricoltura e come gli scienziati del MIT stanno lavorando per mettere a disposizione del settore le loro competenze.

Agricoltura del futuro: sarà cibernetica

Ne sono convinti gli studiosi del MIT Lab e anche il gusto e il sapore nel futuro saranno manipolati con l’uso della tecnologia. Come dicono le persone più anziane “niente sa più di niente”. Questo potrà presto cambiare grazie all’Informatica. Avete capito bene! Nello specifico, i ricercatori della Open Agriculture Initiative del Media Lab riportano di aver creato piante di basilico che sono probabilmente più deliziose di quelle che avete mai assaggiato. Nessuna modifica genetica è coinvolta: i ricercatori hanno usato algoritmi informatici per determinare le condizioni ottimali di crescita per massimizzare la concentrazione di molecole aromatiche, note come composti volatili.

Ma questo è solo l’inizio per il nuovo campo dell’ “agricoltura cibernetica”, afferma Caleb Harper, uno dei principali ricercatori del Media Lab del MIT e direttore del gruppo OpenAg.

Il suo gruppo sta per ora lavorando per migliorare le proprietà di lotta contro le malattie delle erbe, e sperano anche di aiutare i coltivatori ad adattarsi ai cambiamenti climatici, studiando come le colture crescono in condizioni diverse.

Continuando nella sua spiegazione, Caled Harper afferma:

“Il nostro obiettivo è progettare la tecnologia open source, un incrocio tra acquisizione dati, rilevamento e apprendimento automatico, e applicarla così alla ricerca agricola in un modo che non è mai stato fatto prima. Siamo davvero interessati a costruire strumenti in rete che possano arricchire l’esperienza di una pianta, il suo fenotipo, l’insieme di stress che incontra, e la sua genetica, digitalizzandola per permetterci di capire l’interazione pianta-ambiente”.

Nel loro studio sulle piante di basilico, che appare nel numero di aprile 3 di PLOS ONE, i ricercatori hanno scoperto, con loro sorpresa, che l’esposizione delle piante alla luce per 24 ore al giorno ha generato un miglior sapore.

Le tecniche agricole tradizionali non avrebbero mai prodotto quell’intuizione, afferma John de la Parra, responsabile della ricerca per il gruppo OpenAg e autore dello studio:

“Non avresti potuto scoprirlo in nessun altro modo. A meno che tu non sia in Antartide, non c’è un fotoperiodo di 24 ore da testare nel mondo reale. Dovevi avere circostanze artificiali per scoprirlo.”

Massimizzare il sapore di frutta e verdura grazie all’Informatica

Situati in un magazzino del MIT-Bates Laboratory di Middleton, nel Massachusetts, gli impianti OpenAg sono coltivati ​​in container di spedizione che sono stati adattati in modo tale da poter controllare attentamente le condizioni ambientali, tra cui luce, temperatura e umidità.

Harper riporta uno straordinario esempio di agricoltura cibernetica, proveniente dal Giappone:

“Questo tipo di agricoltura ha molti nomi – agricoltura ambientale controllata, agricoltura verticale, agricoltura urbana – ed è ancora un mercato di nicchia, ma sta crescendo rapidamente. In Giappone, una di queste “fabbriche vegetali” produce centinaia di migliaia di teste di lattuga ogni settimana. 

Nello studio PLOS ONE, il team del MIT si è proposto di dimostrare la fattibilità del loro approccio, che prevede la coltivazione di piante in diverse condizioni in contenitori idroponici che chiamano “computer alimentari”.

Questa configurazione ha permesso loro di variare la durata della luce e la durata dell’esposizione alla luce ultravioletta. Una volta che le piante erano completamente cresciute, i ricercatori hanno valutato il sapore del basilico, misurando la concentrazione di composti volatili trovati nelle foglie, usando le tradizionali tecniche di chimica analitica come la gas cromatografia e la spettrometria di massa. Queste molecole includono preziosi nutrienti e antiossidanti, quindi il sapore può anche offrire benefici per la salute.

Tutte le informazioni provenienti dagli esperimenti sulle piante sono state quindi inserite in algoritmi di apprendimento automatico sviluppati dai team MIT e Cognizant (precedentemente Sentient Technologies).

Gli algoritmi hanno valutato milioni di possibili combinazioni di luce e durata UV e hanno generato una serie di condizioni che avrebbero massimizzato il sapore, incluso il regime di luce diurna a 24 ore.

Utilizzare i dati informatici per combattere le malattie di piante ed esseri umani

Andando oltre il sapore, i ricercatori stanno ora lavorando allo sviluppo di piante di basilico con livelli più elevati di composti che potrebbero aiutare a combattere malattie come il diabete. È noto che il basilico e altre piante contengono composti che aiutano a controllare lo zucchero nel sangue e, in precedenti lavori, de la Parra ha dimostrato che questi composti possono essere potenziati a seconda delle condizioni ambientali.

I ricercatori stanno ora studiando gli effetti della messa a punto di altre variabili ambientali come la temperatura, l’umidità e il colore della luce, nonché gli effetti dell’aggiunta di ormoni o sostanze nutritive vegetali.

In uno studio stanno esponendo le piante al chitosano, un polimero che si trova nei gusci di insetti, che fa sì che la pianta produca diversi composti chimici per scongiurare l’attacco di altri insetti, mettendo in pericolo la stabilità della pianta stessa e la sua sopravvivenza.

Sono anche interessati ad usare il loro approccio per aumentare la resa di piante medicinali come la pervinca del Madagascar, che è l’unica fonte di composti antitumorali vincristina e vinblastina.

Adattamento climatico e come le tecnologie possono essere la chiave

Un’altra importante applicazione per l’agricoltura cibernetica, dicono i ricercatori, è l’adattamento ai cambiamenti climatici. Mentre di solito ci vogliono anni o decenni per studiare come le diverse condizioni influenzeranno le colture, in un ambiente agricolo controllato, molti esperimenti possono essere fatti in un breve periodo di tempo.

“Quando fai crescere le cose in un campo, devi fare affidamento sul tempo e su altri fattori per cooperare, e devi aspettare la prossima stagione di crescita”, dice il ricercatore de la Parra. “Con sistemi come il nostro, possiamo aumentare enormemente la quantità di conoscenza che può essere acquisita molto più rapidamente.”

Il team OpenAg sta attualmente conducendo uno studio sui noccioli per il produttore di caramelle Ferrero, che consuma circa il 25% delle nocciole del mondo per produrre i suoi prodotti, tra i quali la Nutella.

La ricerca è stata finanziata da Target Corp., Lee Kum Kee Health Products Group, Welspun, Sentient Technologies e Cognizant Technology Solutions.

In definitiva, l’Agricoltura del futuro sarà sempre più tecnologicamente avanzata e questo studio ne rivela le grandi potenzialità e sdogana il concetto che la tecnologia possa essere un male assoluto. In molti casi ci migliora la vita, e migliora il sapore della frutta e della verdura che mangeremo ogni giorno nel prossimo futuro!