Cơ quan Thực phẩm Singapore và Cơ quan Công nghệ Chính phủ Singapore đang phối hợp sử dụng trí tuệ nhân tạo để tự động hóa các quy trình làm việc trong nông nghiệp, giúp quốc gia này tiến một bước gần hơn tới mục tiêu an ninh lương thực của họ.
Ông Lý Quang Diệu – nhà lãnh đạo sáng lập Singapore từng có một nhận xét nổi tiếng rằng, nguồn tài nguyên thiên nhiên sẵn có duy nhất của Singapore chính là con người. Nhiều thập kỷ sau, người dân của đảo quốc này đang tìm cách thay đổi thực tế này. Quốc đảo này hiện nhập khẩu hơn 90% lương thực từ hơn 170 quốc gia. Việc Malaysia cấm xuất khẩu thịt gà vào tháng 6-2022 dẫn đến thiếu hụt nghiêm trọng loại thức phẩm này đã cho thấy rõ, ở thời điểm rủi ro về khí hậu chưa từng có và khó đoán định, tăng cường an ninh lương thực là ưu tiên quan trọng ở Singapore.
Cơ quan Lương thực Singapore (SFA) đã đưa ra chiến lược “30 by 30” – kế hoạch sản xuất ít nhất 30% nhu cầu dinh dưỡng quốc gia và bền vững vào năm 2030. SFA đặt mục tiêu hiện thực hóa kế hoạch này bằng 3 “giỏ thực phẩm”: Đa dạng hóa nguồn nhập khẩu, phát triển sản phẩm địa phương và phát triển ở nước ngoài (mở rộng các công ty địa phương qua biên giới và xuất khẩu thực phẩm trở lại). Nhưng vì khan hiếm đất đai, Singapore trông chờ vào công nghệ để tăng năng suất nông nghiệp của các phương pháp canh tác truyền thống.
Công nghệ AI trong nuôi trồng thủy sản
Một trong số công nghệ mới đó là tự động hóa quy trình bằng việc tối ưu hóa năng suất thức ăn cho cá nhờ trí tuệ nhân tạo (AI). Tại đảo St John – một trong những hòn đảo phía Nam của Singapore, Trung tâm Nuôi trồng thủy sản biển (MAC) được thành lập vào năm 2003 hiện đang xây dựng hệ sinh thái nghiên cứu và phát triển với các tổ chức nghiên cứu và công ty nông nghiệp. MAC đang dẫn đầu một chương trình nhân giống chọn lọc cho cá vược châu Á cùng với Phòng thí nghiệm Khoa học đời sống Temasek (TLL). Sử dụng công nghệ gene, các nhà khoa học đã lai tạo được 3 dòng cá vượt trội về mặt di truyền, đó là phát triển nhanh, kháng bệnh và có hàm lượng omega-3 cao hơn, nhưng tất cả đều không sử dụng biến đổi gene.
Cá vược được lựa chọn nghiên cứu và phát triển vì khả năng kháng bệnh, được thị trường chấp nhận từ trước và phổ biến tại địa phương. Tiến sĩ Yue Gen Hui, chuyên viên cấp cao của TLL cho biết, khi phát triển trong môi trường được kiểm soát như trang trại trong nhà, những con cá này ít bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu, ô nhiễm và bệnh tật. Một phần quan trọng của quy trình nuôi cá là sản xuất thức ăn cho cá. Tại MAC, các nhà nghiên cứu đã áp dụng một hệ thống chuyên sâu cho các trại sản xuất giống luân trùng tại địa phương. Luân trùng là những sinh vật biển nhỏ (động vật phù du) dùng làm thức ăn sống cho các trang trại nuôi cá. Tiến sĩ Liew Woei Chang, Trợ lý Giám đốc Bộ phận Giải pháp Thực phẩm Đô thị của SFA, Cục Nuôi trồng Thủy sản, cho biết: “Điều quan trọng là chúng tôi phải biết chính xác mật độ luân trùng trong nước. Nếu quá ít, cá sẽ đói còn quá nhiều, chất lượng nước sẽ trở nên tồi tệ”.
Quá trình đếm sinh vật phù du thủ công từ các mẫu nuôi cấy là một quá trình rất tốn công sức cho đến khi Cơ quan Công nghệ Chính phủ Singapore (GovTech) tạo ra một giải pháp AI. Tan Kai Wei, kỹ sư phần mềm tại GovTech cho biết, nhóm Khoa học dữ liệu và Trí tuệ nhân tạo (DSAID) của GovTech đã xem xét kỹ quy trình nuôi cá ở đảo St John và nhận thấy rằng họ có thể sử dụng công nghệ nhận dạng hình ảnh bằng AI.
Trong vòng 6 tháng, nhóm của kỹ sư Tan Kai Wei đã đào tạo một mô hình AI phát hiện đối tượng theo thời gian thực, YOLOv3, để đếm luân trùng với độ chính xác 90%. Dưới kính hiển vi, có nhiều loại sinh vật khác nhau để phân biệt với luân trùng còn sống, bao gồm luân trùng đã chết, ký sinh trùng không mong muốn (chuột ớt) hoặc thức ăn hoặc phân của luân trùng – tất cả đều có thể được xác định bằng mô hình AI đã được huấn luyện. Bằng cách cung cấp cho mô hình khoảng 100 mẫu hình ảnh được gắn thẻ phù hợp, chương trình hiện có thể giảm quy trình đếm luân trùng từ 40 phút công việc hàng ngày cho mỗi mẫu xuống còn 1 phút.
Nhiều ứng dụng khác của AI
Ứng dụng khi được sử dụng trên quy mô lớn được thiết kế thân thiện với đại đa số hộ nông dân. “Người tiêu dùng cuối cùng của chúng tôi là những người nông dân có thể sử dụng các mẫu điện thoại khác nhau với chất lượng camera khác nhau. Vì vậy, trong giai đoạn xử lý dữ liệu, chúng tôi đã thu thập những bức ảnh được chụp bằng điện thoại thông dụng nhất và bóp méo hình ảnh để đảm bảo rằng AI vẫn đủ mạnh để đáp ứng các biến thể về chất lượng hình ảnh”, kỹ sư Tan nói.
Với AI, khả năng là vô tận. Kỹ sư Tan Kai Wei cho biết, GovTech cũng đang làm việc tương tự để tự động hóa quy trình làm việc cho các cơ quan chính phủ khác, chẳng hạn như xác định và đếm loài gặm nhấm bằng cách sử dụng camera CCTV trên hệ thống thoát nước của Singapore và đếm người đi bộ để đánh giá hiệu quả của con đường.
GovTech đã ra mắt Hệ thống phân tích video (VAS) để giúp các cơ quan chính phủ tự phục vụ nhu cầu phân tích video của họ nhằm tăng lượng dữ liệu video được thu thập mỗi ngày. “Chúng tôi hy vọng rằng nền tảng này sẽ hỗ trợ và khuyến khích nhiều đổi mới hơn, và quan trọng hơn là cải thiện năng suất công việc của chính phủ”, ông Tan nói.
