미국 농장은 AI에 긴급한 추진을 하고 있습니다. 전 세계에 식량을 공급하는 데 도움이 될 수 있습니다

미국 농민들은 인공지능 도입에 빠르게 박차를 가하고 있다. 이 기술은 필수적인 만큼 정교합니다.

미국 중서부의 무성한 녹색 들판에 서 있는 한 농부가 스마트폰으로 자신이 소유한 콩 밭 중 하나를 가리키고 있습니다. 그는 나뭇잎을 기어다니는 해충의 사진을 찍은 다음 AI 기반 프로그램에 벌레 종의 이름을 지정하고 그것이 우려할 만한 원인인지 여부를 말하게 합니다. 이와 같은 기술은 참신한 것처럼 들릴 수도 있지만 이는 매우 중요합니다.

농업 전반에 걸쳐 노동자 부족은 수익성과 작물 수확량 측면에서 산업의 생존을 위협하고 있습니다. 세계에 식량을 공급하는 식량 시스템을 유지하기에 인력이 충분하지 않습니다. 이는 특히 중국과 인도에 이어 세 번째로 큰 농업 생산량을 생산하는 미국에서 문제가 됩니다.

가장 큰 문제 중 하나는 간단합니다. 농부들이 늙어가고 있다는 것입니다 . 많은 사람들은 농장을 효과적으로 운영하는 데 필요한 해가 뜰 때부터 해가 질 때까지 육체 노동을 할 수 없습니다. 그리고 이러한 사업체 중 다수가 수십 년 동안 가족이 운영해 왔지만, 젊은 세대는 예전처럼 노인들로부터 고삐를 물려받지 않고 대신 노동 집약도가 낮고 급여가 더 높은 산업에서 일자리를 선택하고 있습니다. 농업 인력의 나머지 부분을 구성하는 고용된 노동자들(주로 이민자들) 역시 이러한 패턴을 따르고 있습니다.

산업 무역 협회인 미국농업국연맹(American Farm Bureau Federation) 의 정부 업무 담당 이사인 Emily Buckman은 "노동이 가장 큰 관심사입니다"라고 말합니다 . "현재 농부의 평균 연령은 60세입니다. Buckman 자신도 켄터키의 한 농장에서 자랐습니다. 그곳에서 70세인 그녀의 아버지는 여전히 농사를 짓고 있으며, 그녀의 오빠만이 그를 도와줍니다.

문제를 해결하기 위해, 특히 작업자 풀이 줄어들 뿐만 아니라 비용도 더 많이 들고 농작물 수확량이 감소함에 따라 일부 미국 농부들은 새로운 로봇 공학 및 AI 도구를 찾고 있습니다. Buckman은 "우리는 그 문제를 해결하기 위한 해결책을 생각하고 있으며 기술의 발전이 노동 부담을 완화하는 데 도움이 될 수 있다고 생각합니다."라고 말합니다.

농업 분야의 인공 지능은 완전히 새로운 것은 아닙니다. 초기 반복은 옥수수와 같은 작물을 심기 위한 자동 조향 안내 시스템과 같이 20년 동안 사용되어 왔습니다. 그러나 지난 몇 년 동안 AI의 채택은 빠르게 이루어졌습니다. 일부 추산에 따르면 2021년 말 현재 미국 농업 산업 기업의 87%가 어떤 형태로든 AI를 사용하고 있었습니다. 연방 정부도 현재 농업 산업을 기술 방향으로 빠르게 전환하여 속도를 높이는 데 재정적 인센티브를 제공하고 있습니다. 전국적으로 AI의 개발 및 배포를 촉진합니다.

여기 아이다호 남부 농장에 있는 Tomra의 감자 가공 로봇과 같은 기계는 인력 부족으로 인한 부담을 줄이고 있습니다. (제공: Matt Becker)

거의 200만 개에 달하는 미국 농장 에서 AI를 채택하려는 추진이 성공한다면 전 세계에 미치는 영향은 상당할 수 있습니다. 전 세계적으로 식량을 공급해야 하는 입의 수가 증가하고 기후 변화가 1000억 달러(789억 파운드) 이상의 곡물을 수출한 미국을 포함하여 지구상 최대 생산국의 농업 생태계를 위협함에 따라 특히 그렇습니다. 지난해에만 중국, 멕시코, 캐나다, 유럽에 제품을 수출했습니다.

업계의 목표는 "농민들이 세계에 식량을 공급할 수 있도록" 저렴하고 접근 가능한 대규모 신기술을 개발하고 채택하는 것이라고 Buckman은 말합니다. "2050년까지 세계 인구는 20억 명 증가할 것으로 예상됩니다. 이는 현재보다 70% 더 많은 식량을 재배해야 한다는 의미입니다. 혁신적인 기술이 이를 달성하는 데 도움이 될 것입니다."

'큰 약속'

농업 업계에는 신속하게 해결책을 찾아야 한다는 압박감이 큽니다. 미국의 노동력 부족으로 인해 이미 이러한 작업은 더 적은 비용으로 더 많은 작업을 수행할 수 있게 되었습니다. 그러나 기후 위기의 긴급성은 전환점입니다. 불규칙한 날씨로 인해 재배 조건을 예측하기가 더욱 어려워지고 작물 수확량에도 타격을 주고 있습니다 . 즉, 날씨가 더워지면 예상보다 빨리 식량이 줄어들 수 있습니다 .

아이오와 주립대학교 식물과학연구소 소장인 패트릭 슈나블 (Patrick Schnable) 교수 는 “모든 예측은 기후 변화로 인한 작물 수확량의 큰 손실을 보여준다”고 말했다 . "옥수수 수확량의 10% 또는 20% 감소는 재앙이 될 것입니다"라고 그는 말합니다. 따라서 질문은 "AI를 사용하여 탄력성을 높일 수 있습니까?"입니다. 

아이오와 주립대학교는 미국 전역의 파트너 기관과 함께 AI 기반 도구 및 기술을 개발하기 위해 노력하고 있으며 국립과학재단(NSF)과 미국 농무부(USDA)의 지원을 받는 회복력 있는 농업을 위한 AI 연구소(AI Institute for Resilient Agriculture)의 본거지입니다. .

John Deere의 운영 센터는 정밀 농업 전략을 촉진하기 위해 실시간 데이터를 제공하는 온라인 농장 관리 시스템입니다(제공: John Deere 제공).

Schnable은 "우리의 초점은 두 가지 광범위한 문제를 살펴보는 것입니다."라고 말했습니다. "하나는 지속 가능성 식별입니다. 농업과 관련되고 기후 변화에 탄력적인 새로운 활동을 어떻게 설계합니까?"라고 그는 말합니다. "두 번째는 AI, 로봇 공학 및 감지 [도구]가 어떻게 농부에게 더 많은 이익을 제공하고 자원, 에너지, 화학 물질 및 물의 활용도를 낮출 수 있는가입니다."

회복력 있는 농업을 위한 AI 연구소 소장이자 아이오와 주립대학교 기계공학과 교수인 Baskar Ganapathysubramanian 은 이 두 가지 목표를 달성하는 측면에서 "많은 가능성이 있으며 그 중 일부는 이미 구현되고 있습니다"라고 말합니다. ".

현재 Buckman은 드론과 GPS 도구가 시장에서 가장 널리 퍼진 AI 도구라고 말합니다. 그러나 자율주행 트랙터, 콤바인, 심지어는 농부가 작물의 어느 부분에 주의가 필요한지 판단하는 데 도움이 되는 품질 센서와 같은 다른 것들도 많이 있습니다. 

이전에는 사람의 눈이 필요했던 자동 분류 작업을 수행할 수 있는 로봇도 있습니다. 예를 들어, 일부 농장에서는 AI 기술을 활용하여 감자를 분류하고 특정 결함을 찾고 있습니다. 다른 사람들은 AI로 강화된 경운기를 사용하여 씨앗을 심고 밭에서 잡초를 제거하고 있으며, 이는 수십 명의 인간 근로자를 효과적으로 대체할 수 있습니다.       

AI를 위한 비옥한 토양

AI를 사용하여 사용되는 자원의 양을 줄이는 동시에 작물 수확량을 향상시키는 것은 전문가들이 "정밀 농업"이라고 부르는 대규모 전략의 일부입니다. 아이디어는 농부들이 밭의 물이나 살충제 수준을 평가하는 드론과 같은 새로운 기술을 사용하여 문제 영역을 외과적 정밀도로 해결하는 것입니다. 

Buckman은 "정밀 농업은 물 낭비를 줄이고 효율성을 높이며 더 적은 비용으로 더 많은 일을 하는 데 도움이 됩니다."라고 말합니다. "30년 전 미국 농업이 오늘날의 생산 수준에 부응하려면 1억 에이커가 더 필요했을 것입니다."라고 그녀는 말합니다. 생산 개선은 AI 및 기타 기술과 함께 사용되는 정밀 농업 전략 에 크게 기인합니다.

드론은 가장 널리 사용되는 AI 도구 중 하나이지만 기술자들이 혁신함에 따라 점점 더 정교해지고 있습니다. (제공: Getty Images)

이러한 발전의 대부분은 전 세계 농업 분야의 주요 기업에 의해 개척되고 대규모로 배포되었습니다. 그중에는 일리노이에 본사를 둔 John Deere가 있는데, 이 회사는 전 세계 농업 운영에 사용되는 트랙터 및 기타 기술 도구를 개발 및 제조합니다.

ISG(Intelligent Solutions Group)의 John Deere 신기술 이사인 Sarah Schinckel은 "AI와 기술에 대한 우리의 목표는 농부들이 더 나은 업무를 수행할 수 있도록 돕는 것입니다."라고 말합니다. AI 도구는 "농업을 변화시키고 있습니다. 이미 존재하고 있으며 농부들은 이를 채택하고 있습니다"라고 그녀는 말합니다. "우리는 점점 더 많은 농부들이 이 기술을 사용하는 미래를 보고 있습니다."

Schinckel은 John Deere가 핸즈프리 콤바인 조향을 가능하게 하는 Autotrac 도구와 같이 수십 년 동안 농부들이 사용할 수 있는 많은 AI 도구를 보유해 왔다고 말합니다. 기술이 더욱 정교해짐에 따라 그들은 더욱 발전하고 있습니다. 2018년에 회사는 "기계에 AI를 추가"하고 농부가 작물 내에서 잡초를 찾아 제거하고 믿을 수 없을 만큼 세분화된 수준에서 필요한 곳에만 제초제를 적용할 수 있도록 돕는 See &Spray 기술을 도입했습니다. 이 기술을 통해 농부들은 제초제 사용을 66%까지 줄일 수 있었고 상당한 비용 절감 효과를 거뒀다고 Schinckel은 말합니다. "이러한 많은 것에는 명확한 ROI가 있습니다"라고 그녀는 덧붙입니다.

John Deere 도 지난 몇 년 동안 완전 자율 트랙터를 공개했습니다 . Schinckel은 이러한 트랙터가 향후 몇 년 내에 가속화될 농장 자율성을 위한 더 큰 비전을 향한 다음 단계의 큰 단계라고 말합니다. "우리는 2030년까지 모든 생산 단계에 자율성을 부여한다는 목표를 가지고 있습니다"라고 그녀는 말합니다.

AI 수확을 거두다

비용을 낮추고 수확량을 늘리는 것은 미국 농장과 농업 회사에 있어 매우 중요한 일이지만, 그 혜택은 훨씬 더 멀리까지 미치며 전 세계에 영향을 미칠 수 있습니다.

USDA 국립 식품 연구소의 농업 및 생물 시스템 공학, 식품 생산 및 지속 가능성 연구소의 국가 프로그램 리더인 Steven Thomson 은 "분야의 생산성 향상은 농부에게 더 많은 이익을 가져다 주고, 공급망이 더욱 견고해지며, 소비자에게 더 낮은 가격을 의미합니다."라고 말합니다. 농업 (NIFA).

라스베거스에서 열린 CES 2024에서 John Deere는 See &Spray 소프트웨어를 포함하여 광범위한 AI 기반 농업 기술을 선보였습니다(제공: Getty Images)

"더 지속 가능한 관행은 천연 자원의 저하를 줄이고 지구에 대한 생태적 손상을 예방하는 것을 의미합니다."라고 그는 말합니다. 여기에는 AI를 사용하여 작물 및 동물 관리를 최적화하는 것이 포함될 수 있으며, 이를 통해 병든 동물이나 식물을 제거하고 수익을 늘리며 환경을 보호할 수 있습니다.

미국 정부도 농업 분야에서 인공 지능의 잠재력을 보고 있습니다. 미국 정부는 농업에 초점을 맞춘 AI 연구 기관에 많은 보조금을 지원하고 투자했습니다. Thomson은 이러한 이니셔티브의 주요 목표는 "토지 관리인이 환경, 경제 및 사회 전반에 걸쳐 상생 선택을 식별하는 데 도움이 되는 사용하기 쉬운 AI 지원 의사 결정 지원 도구"를 개발하는 것이라고 말합니다.

많은 새로운 도구는 믿을 수 없을 정도로 정교하며 자원의 정밀한 전달, 토양 감시, 식품 안전을 개선하기 위한 병원체 접촉 추적 및 수확에 도움이 될 수 있는 로봇 공학에 중점을 두고 있습니다. 그러나 투자는 더욱 단순한 혁신을 주도하고 있습니다.

Ganapathysubramanian은 아이오와 주립대학의 연구원들이 AI를 활용하여 해충 식별 스마트폰 앱과 같은 기술을 개발하여 수작업 시간을 절약할 수 있다고 말합니다. 개발 중인 도구는 또한 농부들이 지출을 낮추는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 특히 업계가 이미 이윤이 적은 상황에서 농업을 재정적으로 지속 가능하게 만드는 데 중요한 부분입니다.

Schnable은 "AI는 농부들이 더욱 심오하고 현지화된 결정을 내리고, 베팅을 헤지하고, 위험을 더 잘 평가할 수 있도록 매우 자연스럽고 수익성 있는 도구를 제공합니다."라고 말합니다. 이러한 도구는 상대적으로 쉽게 대규모로 국제적으로 배포될 수 있으며, 이는 동남아시아와 같이 이를 가장 필요로 하는 세계 지역에서 작물 수확량이 기하급수적으로 증가할 가능성이 있습니다. "인도에서 [AI 도구]를 제공하는 데 드는 한계 비용은 0에 가깝습니다."라고 그는 덧붙입니다. "도구가 일단 제작되면 기본적으로 도구를 제공하는 데 비용이 들지 않습니다."

전문가들은 대규모 농민의 손에 있는 이러한 도구가 농업 산업이 기후, 불안정한 노동 시장 등으로 인해 진화하는 위협을 방어하는 데 어떻게 도움이 될 것인지에 대해 조심스럽게 낙관하고 있습니다. 큰 잠재력이 있으며 그 필요성이 그 어느 때보다 시급했습니다.