サクランボの収穫にまでロボットが進出する──見えてきた「効率化された農業」の未来

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農業従事者の減少が続くなか、新しい農業用ロボットの開発が進められている。それは桜の木の枝を1本ずつ揺すり、サクランボを傷つけずに収穫するロボットだ。この開発プロジェクトからは、ロボティクスに最適化された農業の未来図も見えてきた。

TEXT BY MATT SIMON
TRANSLATION BY CHISEI UMEDA/GALILEO

WIRED(US)

Cherry

PHOTO: GETTY IMAGES

こんな時代がやってくるとは、SFでさえ予期できなかったことだろう。ロボットといえば、未来を描いた小説や映画ではずっと前から、異星人の言語を翻訳したり、どんちゃん騒ぎを盛り上げてくれたりする『スター・ウォーズ』の「C-3PO」のような役割が期待されてきた。『宇宙家族ジェットソン』に登場する、家を掃除してくれるロージーのようなロボットも、その仲間だ。

あるいは、その対極に位置するロボットもそうだ。家をなぎ倒して人類社会を破壊する──そう、アーノルド・シュワルツェネッガーのような。

ところがロボティクスの現実は、そうしたSFとは大きな隔たりがある。実際に開発されているロボットといえば、例えば……桜の木を揺すってすべてのサクランボを落とすロボットのようなものだ。

ワシントン州立大学の研究チームが開発しているのは、木の枝1本1本をスキャンし、それぞれの枝のどこをつかんで揺すれば最も多くのサクランボを収穫できるか見極めるアルゴリズムである。その収穫効率は、最大90パーセントにも達する

サクランボの収穫にロボットが求められる理由

確かに、「マシンが導く世界の終末」のようなドラマチックな話ではない。だが少なくとも、ロボットが支える農業という興味深いヴィジョンを提示するものではある。

木を揺するロボットを妙なアイデアだと思うのなら、まもなく登場するかもしれないそのロボットの存在理由が、まさにあなた自身にあることを自覚してほしい。消費者たちが求めているのは、単なる大量の農産物ではない。「傷のない」大量の農産物、へこみや押し傷や変色のない農産物を求めているのだ。

そして、木を幹から手当たり次第に揺すり、あたり一面に果実をまきちらす巨大な機械では、傷のないサクランボを手に入れることはできない(ただし、この方法は、アーモンドなどの硬い収穫物には有効だ)。

従って、今回のロボットのアルゴリズムでは、もう少し上品なアプローチがとられている。まず、枝に狙いを定めている点だ。

研究は、「水平主枝結果枝直立型」(業界ではUFO=upright fruiting offshootと呼ばれている)という育ち方をするサクランボの品種で進められた。この種の木では、地面から伸びた幹がほぼ水平に曲がり、そこから直立した枝が生えてくる。メノーラー(複数の枝があるユダヤ教の燭台)に似ている感じだ。これに対して葉が密集する一般的な品種の木では、果実が奥のほうに隠れてしまう可能性がある。

果実を傷つけずに落とす技術

この種のサクランボの木は、人の手で摘むには最適な形状かもしれないが、アルゴリズムにとってはまだ難題だ。「多くの場合、枝は果実や葉に隠されてしまいます」と、ワシントン州立大学で農業ロボティクスを研究するマノジュ・カルキーは語る。「そこで数学モデリングの手法を使って、果実の房や枝の見えている部分を基に枝の位置を推測したのです」

これで、隠れた枝の位置を把握できるようになった。次の課題は、つかんで揺するべき場所の特定だ。守るべきルールは言うまでもなく、果実の房がある場所は避けることである。

「研究でわかったのは、まず下から3分の1くらいの高さで木を揺すれば、サクランボの70~80パーセントを落とせるということです」とカルキーは言う。「その後、残ったサクランボについては下から3分の2くらいの高さに移動して、また揺すります」

直立した6本か7本の枝すべてでこの作業を繰り返せば、サクランボの90パーセント近くをロボットで収穫できるかもしれない。とはいえ、少なくとも研究チームがマシンの効率を向上させるまでは、ロボットのあとについて残ったサクランボを摘んでまわる少数の作業員が必要になる。

ここで「収穫できるかもしれない」と書いたのは、この仕事を実際にこなすロボットは、まだ存在していないからだ。カルキーが考えているのは、6本か8本のアームを備えたマシンだ。このロボットが果樹園を動きまわり、枝をつかんで上手に揺する。具体的は1回につき5秒間、18ヘルツの振動数で揺するのが最も効果的であることが、カルキーらの研究でわかっている。

農業人口の減少でロボットが必須に

とはいえ、屋外で働くロボットを実際に開発するのは、簡単なことではない。「湿気に対処しなければならない場合もありますし、でこぼこの地面の上を走る必要もあるかもしれません」と語るのは、自動屋内農業システムを開発しているアイアンオックス(Iron Ox)の共同創業者で最高技術責任者(CTO)のジョン・ビニーだ。「どれも機械的に解決可能な問題ですが、ささいな問題というわけではありません」

そうは言っても、これはすぐに解決すべき重要な課題である。というのも、米国では農業従事者の減少が続いているからだ。2002年から14年にかけて、米国の農場は労働力の20パーセントに当たる15万人近い労働者を失った。人々が仕事として農業を選ばないようになっているのだ。

従って、未来の農業は、ますますロボット中心になるだろう。例えば、あるスタートアップはリンゴに狙いをつけ、吸引チューブで摘みとるロボットを開発している。また、「LettuceBot(レタスボット)」と呼ばれるマシンは機械学習を利用して雑草を見つけ、除草剤をピンポイントで自動的に噴霧する[日本語版記事]。

「今後、屋外で行うさまざまな特定の活動のロボット化が試みられるはずです。そのうちのほとんどは結局のところ、コスト効率や信頼性が十分ではないという結果になるでしょう。けれども、なかにはうまくいくものもあるはずです」とビニーは語る。

屋内農業では、工場のように秩序だった農業が可能だが、そうした秩序のいくらかを導入するような屋外農業システムを考案できないというわけではない。例えばカリフォルニア州では、球根のように育つ特殊なレタスが栽培されている。そうした形状であれば、最先端マシンの水でできた刃を使って、レタスを簡単に基部から切りとることができる。

いずれは、収穫ロボットをより効率的に使いこなせるよう、人類があらゆる形態の果実や野菜の新品種を開発するようになることは想像に難くない。ひょっとしたら、従来とは違う枝ぶりのサクランボの木も開発されるかもしれない。

いずれにしても、人類が膨らみつづける人口をまかなうだけの食糧を供給したいと望むなら、マシンに大きく依存しなければならないだろう。そんなわけで、アーノルド・シュワルツェネッガーには、今後もちょっかいを出さずにいてもらいたいものだ。

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