Hoà nhập vào cuộc chạy đua như vũ bão của công nghệ hiện đại, ngành nông nghiệp cũng đã có sự tận dụng và phát triển một cách đáng kể. Bằng chứng nổi bật nhất chính là đưa robot vào trong các hoạt động sản xuất nông nghiệp, trở thành “một con người thô” hữu ích trong đội ngũ làm việc, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, tiết kiệm tài nguyên và giảm sự tác động đến với môi trường.
Tuy nhiên, “nốt trầm” xuất hiện ở đây chính là những thách thức từ việc điều khiển robot nông nghiệp, bởi phạm vi tiếp xúc của robot là những cánh đồng hay vườn cây với diện tích lớn, tạo nên một môi trường phức tạp, gặp phải nhiều khó khăn.
May thay, dưới sự chi phối mãnh liệt của công nghệ, thì lối thoát của những thách thức ấy cũng đã xuất hiện bởi các nhà nghiên cứu dành cả trái tim đến với nền nông nghiệp nước nhà. Đó chính là “song sinh kỹ thuật số”, không dừng lại ở “song sinh thành phần” hay “tài sản song sinh”, mà ở robot nông nghiệp đã nằm trọn bên trong cái bóng của “song sinh kỹ thuật số”.
Theo IBM, “song sinh kỹ thuật số là một mô hình ảo được thiết kế để phản ánh chính xác một đối tượng vật lý”. Không dừng lại ở “song sinh thành phần” hay “tài sản song sinh”, mà ở robot nông nghiệp đã nằm trọn bên trong cái bóng của “song sinh kỹ thuật số”. Nói cách khác, mỗi robot sẽ có một “bóng kỹ thuật số”, tức là một phiên bản ảo của nó. Đương nhiên, “bóng” này cho phép người điều khiển theo dõi và hỗ trợ robot trong thời gian thực mà không cần có mặt tại hiện trường. Một cái nhìn khái quát hơn, “song sinh kỹ thuật số” thực sự là chiếc cầu nối giữa thế giới thực và không gian số, thông qua chất xám của người làm nông.
Cụ thể hơn, hệ thống này bao gồm một “bóng kỹ thuật số” của robot, tức là một phiên bản ảo phản ánh chính xác hoạt động của robot thực. Cùng với đó, người điều khiểu có thể theo dõi và gửi lệnh cho robot thông qua giao diện đồ hoạ, giúp họ nắm bắt thông tin thực về tình trạng và vị trí chính xác của robot. Điều này, không chỉ đơn thuần là cải thiện tính an toàn trong quá trình làm việc mà còn giúp robot điều hướng một cách chính xác hơn trong mọi tình huống, dù là tình huống khó khăn nhất. Đến đây thì ta có thể nhẹ nhàng giải quyết được “nốt trầm” của robot nông nghiệp.
Tiếp cận sâu hơn với hệ thống, theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Discover Applied Sciences, các nhà khoa học đã đề xuất một phương pháp kết hợp truyền thông không dây tầm xa (LoRa), môi trường mô phỏng, khái niệm song sinh kỹ thuật số và Internet of Robotic Things (IoRT), để cho phép vận hành từ xa một robot nông nghiệp với một song sinh kỹ thuật số. Phương pháp này nhằm mục đích hỗ trợ robot điều hướng các tình huống phức tạp mà không cần cơ sở hạ tầng mạng cao cấp.
Bên cạnh đó, nghiên cứu đã được tập trung vào việc sử dụng mạng LoRa (Long Range), để tạo điều kiện cho việc giao tiếp giữa một robot mô phỏng và một robot thực tế. Đồng thời, mạng LoRa hoàn toàn cho phép truyền dữ liệu ở khoảng cách xa, lên đến 3000 m mà không cần đến cơ sở hạ tầng mạng phức tạp nào.
Năm 2003, Goense đã thử nghiệm việc so sánh giữa một hệ máy nông nghiệp thông thường với một hệ robot tự động làm việc trên thửa ruộng có chiều rộng làm từ 50 đến 120 cm, chỉ ra được thông qua robot nông nghiệp và tốc độ vận hành của nó chiếm đến 23 giờ/ngày. Tương tự, năm 2024, Have cũng đã phân tích những ảnh hưởng của robot mang tính tự động hoá đến kích thước và giá thành máy móc cho làm đất và trồng cây, với mức chi phí đầu tư máy kéo xuống khoảng 60%, minh chứng cho sự khả quan về tính kinh tế của những robot nông nghiệp.
Nhìn chung, thông qua kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ mất gói tin trong quá trình truyền thông là khoảng 12% khi robot hoạt động ở khoảng cách 2300 m. Mặc dù, sẽ có một số thách thức như độ trễ và sự ổn định của tín hiện, nhưng hệ thống vẫn có thể hoạt động một cách hiệu quả. Không những thế, robot có thể cập nhật đường đi của mình dựa trên thông tin từ “bóng kỹ thuật số”, từ đó di chuyển một cách tự động và linh hoạt hơn.
Tóm lại, phương pháp này đã phát huy hiệu quả trong công cuộc phát triển công nghệ mới sản xuất thông minh, đặc biệt được nhìn nhận rõ ở ngành nông nghiệp. Với những sự kết hợp nhuần nhuyễn cũng như tính nhất quán trong hệ thống, “song sinh kỹ thuật số” đã có thể đồng hành trên nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như cứu hộ, thám hiểm và cả ứng phó với thảm hoạ thiên nhiên.
Chính vì thế, sự thành công của nghiên cứu này không chỉ chứng minh tính khả thi của công nghệ song sinh kỹ thuật số mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện quy trình sản xuất nông nghiệp, phát huy tối đa hiệu quả của ngành và các lĩnh vực liên quan, hướng đến sự toàn diện trong công cuộc đổi mới công nghệ, có sức cuốn về tiềm năng và ý nghĩa nhất định đến với nền sản xuất hiện đại./.
