인공지능(AI)이 스스로 작물재배를 할 수 있는가?

농업에 딥러닝은 가능한가?

스마트팜에 대한 이야기가 나오면 많이 나오는 것이 인공지능이 알아서 재배를 한다는 말이다.

스마트팜 관련 기업이나 농업 인공지능 관련 기업의 기사를 보면 많이 나오는 이야기가 사람 없이도 작물재배가 가능하도록 하는 것을 목표로 하고 있다.

과연 농부의 개입 없이 인공지능이 스스로 작물을 재배하는 것이 가능한가?

가능하다면 언제쯤 가능할까?

가능하게 하려면 어떤 요소들이 필요할까?

앞서 언급한 스마트팜 관련 기업이나 농업 인공지능 관련 기업이 이야기한 내용은 의미상  농부의 개입이 없는 상태를 고려한 것은 아닐 것이다.

(기업이라고 한 것은 최근 관련 분야에 진출하는 중견, 대기업이 많아서다)

개발되고 있는 대부분의 솔루션은 농부의 의사결정을 최적화하고 지원하며 일의 부담을 줄이는데 초점이 맞추어져 있는 것을 보면 알 수 있다.

결론을 먼저 이야기하자면 아직은 농부의 개입을 완전히 배재한 상태에서 인공지능이 작물을 재배하는 것은 어렵다.

이것은 아마 앞으로 상당히 긴 시간 동안 이어질 것이다.

물론 시간이 지나면서 필요에 따라 농부의 개입이 점점 줄어드는 것은 가능하지만 완전히 배제되는 것은 인간을 대체할 정도의 로봇이 만들어지기 전까지는 어렵지 않을까 한다.

인공지능이 작물을 재배한다는 것은 작물의 성장 환경을 제어하고, 효율적으로 관리한다는 것이고 이것이 현재 국내외 스마트팜 또는 스마트농업 기술이다.

이것은 IoT센서로 빅데이터를 수집하고 이것을 바탕으로 개발된 식물생육모델링에 따라 작물의 수확량, 품질, 생육 등을 관리하는 것이다.

농부의 개입을 완전히 배제하려면 이 식물생육모델링에 입력이나 출력이 오차가 최소화되어야 하는데 이것이 쉽지 않다.

작물은 동일한 작물이라도 생육하는 과정에서 아주 다양한 생육특성을 나타낸다.

마치 아이를 키울 때 똑같은 환경에서 키워도 각기 다른 성격에 다른 행동을 하는 아이로 자라는 것과 같다.

작물도 동일한 품종이라도 유전자 발현에 따라 다양한 표현형을 나타내고, 동일한 환경을 제공해도 다양한 결과를 나타낸다.

물론 같은 품종에 같은 환경이라면 대부분의 작물은 표준적으로 자란다.

문제는 100% 동일하지는 않고 앞서 언급한 다양성이 나온다는 것이다. 또한 같은 환경이라는 것이 우리가 통제할 수 없는 환경이 많아 쉽지 않다.

예를 들어 온도, 습도, 광, 양액 등을 통제하는 indoorfarm이라고 해도 공기 중의 미생물을 통제하는 것은 어렵다.

그래서 아무리 지동화되고 인공지능으로 직물을 재배하더라도 작물의 생육 과정에 다양한 문제가 발생하고 여기에 농부의 개입이 필요하다.

그럼 농부의 개입을  완전히 배제하고 인공지능만으로 작물을 재배하려면 어떻게 해야 할까?

개인적인 생각으로 Chart GPT의 LLM(대규모언어모델)와 같이 각각의 작물 종과 품종에 따른 대규모 작물 생육모델을 만드는 것이 필요하다고 본다.

사실 이것은 Chart GPT의 LLM보다 어렵다.

LLM은 이미 있는 데이터를 대량으로 수집하는 것이지만 대규모 작물 생육모델은 각 식물의 종마다 또 각각의 품종마다 입력 변수와 출력변수를 정하고 데이터를 수집하고 만들어야 한다. 문제는 작물은 생육기간이 짧은 것이 많이 없다는 것이다. 이것은 결국 데이터의 수집기간을 무한정 늘이게 된다.

딥러닝을 하면 되는 것 아닌가 하는 의문을 가질 수 있지만 작물재배에서 딥러닝을 진행하려면  입력에 대한 출력이 수식으로 나와야 하는데 그것은 거의 불가능에 가까운 일이다.

생명에 대한 신비를 수식으로 완전히 밝힌다면 그것은 거의  창조의 영역 아니겠는가?

결국 대규모 작물 생육모델들을 만들기 위해서는 작물의 재배를 자동화하고  입력변수와 출력변수를 자동으로 측정하는 시스템을 무한정으로 돌리거나, 무한정 많은 곳에서 동시에 작물재배를 하며 입력 변수와 출력변수를 측정해 데이터를 수집해야 한다.

어느 것이나 단시간에 쉽게 할 수 없는 일이다.

결국 앞서 결론을 내린 것과 같이 농부를 완전히 배제하고 인공지능이 작물을 재배하는 것은 좀 많은 시간이 흐른 후 가능할 것 같다.

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오늘 스마트강소농 특강을 하며 잠깐 이야기한 농업에서 데이터의 활용이 생각나서...

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