Theo thống kê hiện nay cho thấy sản lượng từ nuôi trồng thủy sản (NTTS) chiếm nhiều hơn lượng khai thác thủy sản, dự đoán đến năm 2030 cá nuôi sẽ chiếm hơn 2/3 lượng cá mà con người tiêu thụ. Nhu cầu tiêu thụ cá tăng cao làm ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên cũng như giải pháp bền vững cho NTTS và nguồn cung ứng. Với sự phát triển của công nghệ tạo ra tiềm năng lớn trong nghề nuôi cá, tạo động lực để tin rằng việc sản xuất nguồn protein này một cách bền vững là hoàn toàn có khả năng.
Giống như các ngành công nghiệp, nông nghiệp khác, các công nghệ liên quan đến nuôi trồng thuỷ sản đang có những bước phát triển đáng kinh ngạc dẫn đến các cơ hội đầu tư đáng kể. Theo AgFunder, đầu tư nuôi trồng thuỷ sản tăng 271% vào năm 2016 so với năm 2014. Theo các chuyên gia dinh dưỡng thì nguồn protein từ cá mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe hơn so với các nguồn protein khác như: gia súc hay thịt lợn. Qua đó làm cho nhu cầu tiêu thụ cá ngày càng tăng. Do đó, sự phát triển của công nghệ được áp dụng trong NTTS nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành, dưới đây là một số công nghệ được áp dụng trong NTTS nhằm mang lại hiệu quả tốt nhất.
- Ứng dụng công nghệ in 3D
Với công nghệ này một người có thể in hệ thống thủy canh cho riêng mình. Tuy nhiên, vấn đề hiện nay là giá thành cho một chiếc máy in 3D là khá cao để cho người dùng có thể sở hữu nó, trong tương lai với sự phát triển của công nghệ người dùng có thể sở hữu cho riêng mình một chiếc máy in 3D. Công nghệ này không chỉ được áp dụng trong công nghiệp NTTS mà còn có thể được áp dụng rộng rãi cho các cá nhân nuôi cá tại nhà.
Một ví dụ về in 3D trong nuôi trồng thuỷ sản là một robot cá được in, hoàn toàn bắt chước chuyển động và hoạt động của cá. Công nghệ này giúp phát triển các nghiên cứu và hiểu được môi trường tự nhiên của các loài thủy sinh vật và tạo ra môi trường tự nhiên hơn cho cá được sử dụng trong sản xuất.
Một khía cạnh khác của in ấn 3D liên quan đến việc sản xuất rong biển và tảo. Tảo có thể được sử dụng để sản xuất một gel mà lần lượt được sử dụng như là vật liệu chính trong sản xuất 3D cấy ghép y khoa.
- Sử dụng robot trong NTTS
Tương lai nuôi cá có thể nằm trong những cái lồng robot tự động khổng lồ, được gọi là aquapod. Hiện nay, sản lượng NTTS đã tăng lên rất nhiều so với sản lượng đánh bắt tự nhiên. Phát triển NTTS được xem là một trong những giải pháp cho sự phát triển sản lượng thủy sản nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ. Một trong những vấn đề đặt ra là hướng tới sự phát triển bền vững, NTTS không mang lại tính bền vững cao do các vấn đề như ô nhiễm môi trường và bùng phát dịch bệnh. Qua đó, làm cho chi phí nuôi tăng cao nhưng năng suất nuôi lại không cao. Aquapod được xem là một trong những giải pháp nhằm tăng sản lượng và giảm chi phí nuôi.
Aquapod được thiết kế để nuôi cá ở đại dương, do đó việc sửa chữa sẽ không dễ dàng. Công ty SINTEF của Na Uy đang phát triển một robot dưới nước có thể kiểm tra và sửa chữa các hệ thống này, cung cấp một cách an toàn hơn và tiết kiệm chi phí hơn. OceanOne là một robot được mô phỏng như một người dưới nước, cho phép khám phá dưới nước an toàn hơn. Sự đổi mới này có thể có tiềm năng như một hình đại diện của con người. Marinetime Robotics có trụ sở tại Na Uy đang cung cấp tất cả các loại thiết bị giám sát đại dương robot hoặc không người lái sử dụng để thăm dò và nuôi trồng thủy sản.
Những ứng dụng robot khác trong đại dương bao gồm:
- SeaVax là robot vận hành bằng năng lượng mặt trời qui mô lớn, làm vệ sinh biển, có thể lấy khoảng 150 tấn rác nhựa từ biển.
- OceanOne là robot dưới nước giúp khám phá đại dương an toàn hơn. Robot này có khả năng phục vụ như một avatar của con người, cho phép người vận hành ngồi trên bờ thực hiện các công việc dưới nước. Công nghệ này có thể được ứng dụng trong việc khảo sát đa dạng sinh học biển.
- Các Marine Robotic và Deep Trekkek cung cấp các thiết bị robot hoặc không người lái giám sát đại dương để sử dụng trong thăm dò và nuôi trồng thủy sản.
- Robot tự động cho ăn theo nhu cầu của tôm cá.
- Robot tự hành hoặc điều khiển bởi con người làm vệ sinh (hút bùn thải) đáy ao lót bạt.
- Robot dưới nước theo dõi, giám sát hành vi, xác định tình trạng sức khỏe và phát hiện bất thường xảy ra ở tôm cá.
- Robot dưới nước xác định kích thước, trọng lượng, giới tính, sinh khối của tôm trong ao, bể, bồn chứa.
- Robot xác định màu sắc, chất lượng tôm cá.
- Thiết bị không người lái
Tương tự robot, Drone (thiết bị không người lái) cũng cung cấp nhằm ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản cả trên bờ và dưới nước. Chúng có thể được sử dụng để theo dõi các trang trại nuôi cá ven bờ. Đối với các trang tại cá ngoài khơi Drone sử dụng đề giám sát trang trại cá như: kiểm tra lồng cá dưới nước để tìm chổ thủng hoặc hư hại. Việc này nếu con người làm thủ công thì rất tốn kém và không an toàn.
Thiết bị không người lái PowerRay này có thể bao gồm tai nghe thực tế ảo cho phép người dùng khám phá môi trường nước trong khi vẫn ở trên cạn. Ảnh ST
Các công ty như Apium Swarm Robotics sử dụng Drone để khảo sát đại dương và phân tích thông qua việc sử dụng công nghệ cảm biến. Blueye Pioneer cung cấp video trực tiếp thông qua việc sử dụng điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc kính bảo hộ với ứng dụng Blueye. Các công ty như SeaDrone, SeaDrone Dutch, Aquabotix, PowerRay và OpenRov ứng dụng Drone để khám phá dưới nước sử dụng chuyên nghiệp hoặc cho cá nhân.
Robot hình cá được in bằng công nghệ in 3D. Ảnh ST
Một con cá robot được biết đến với cái tên Shoal sử dụng AI và SI, để phát hiện ô nhiễm dưới nước. Ảnh: linkedin
- Sử dụng các cảm biến trong nuôi trồng thủy sản
Nhiều máy bay không người lái và robot đã đề cập ở trên sử dụng cảm biến để kiểm tra dưới nước và thu thập dữ liệu như: pH nước, độ mặn, oxy, độ đục và các chất gây ô nhiễm...
Với nuôi cá một trong những công nghệ tuyệt vời nhất là eFishery là sử dụng các cảm biến để phát hiện mức độ đói của cá và cung cấp thức ăn cho phù hợp. Nó có thể làm giảm chi phí thức ăn lên đến 21%. Công nghệ Real sử dụng truyền dẫn tia cực tím để khử trùng nước gây bệnh và làm sạch các cơ sở sản xuất thủy sản. Tập đoàn Akva Na Uy xây dựng toàn bộ lồng với camera, cảm biến, hệ thống cho ăn và tuần hoàn để sử dụng trong vùng biển mở hoặc nông trại nội đồng.
Osmobot tập trung chủ yếu vào nuôi trồng thủy sản trên đất liền và cho phép quản lý đám mây và kết nối di động. YSI có một loạt các thiết bị cảm biến cầm tay, công nghệ cho ăn tự động để duy trì môi trường lý tưởng của các loài cá.
- Trí tuệ nhân tạo
Nhiều công ty công nghệ nuôi trồng thủy sản đang khai thác sức mạnh của trí thông minh nhân tạo để cải thiện việc thu thập thông tin từ cảm biến và ra quyết định.
Ngoài ra một cụm từ “Seafood Innovation” đã đưa ra nền tảng AquaCloud nhằm giúp các nhà quản lý, các nhà nghiên cứu và các nhà khoa học có được những hiểu biết mới thông qua việc thu thập và phân tích dữ liệu khổng lồ. Đặc biệt tập trung vào việc quản lý dịch hại trên biển, nền tảng này sử dụng AI để hỗ trợ điều trị dịch bệnh, đồng thời duy trì tính bền vững môi trường.
Các hoạt động theo nhóm và phải có khả năng điều hướng môi trường xung quanh chúng, tránh chướng ngại vật và những con cá robot khác, tự nạp năng lượng tại các trạm nạp và đưa ra quyết định độc lập với con người.
Ngay cả các công ty được coi là dẫn đầu thị trường trong các công nghệ đơn giản như camera và hệ thống cho ăn, nay đang tạo ra những bước tiến đáng kể để kết hợp AI và học tập máy/hệ thống vào công nghệ của họ để duy trì tính cạnh tranh và phù hợp với kỳ vọng ngày càng tăng của khách hàng.
Sự ra đời của AI có thể làm giảm đáng kể các loài cá bị khai thác quá mức thông qua hệ thống thu thập dữ liệu và camera sử dụng AI để xác định loài, sinh khối và cho phép thực hiện các hoạt động đánh bắt có trách nhiệm hơn.
- Thực tế tăng cường (Augmented reality, AR):
Có tiềm năng lớn cho việc sử dụng AR trong ngành nuôi trồng thuỷ sản. AR đã được Hải quân kết hợp thông qua việc sử dụng DAVD (Divers Augmented Vision Display) cho phép người dùng xem hình ảnh sonar có độ phân giải cao được gắn trên người thợ lặn. NASA đã thử nghiệm HoloLens của Microsoft theo cách tương tự. Những ý nghĩa của nó từ quan điểm của ngành công nghiệp nuôi trồng thuỷ sản là rất lớn. Các nhà sản xuất có thể sử dụng công nghệ này để phân tích số lượng cá, sức khoẻ, nhiệt độ nước hoặc độ mặn của các trang trại đánh cá xa bờ. Đồng thời các mặt nạ tương tự bao gồm Scubus S bởi Indigogo, có thiết bị chụp hình hoặc Smart Swimming Goggles của Yanko Design, cũng có camera và thậm chí cho phép thực hiện cuộc gọi giữa thợ lặn.
Hải quân Hoa Kỳ đã phát triển mũ bảo hiểm cho thợ lặn dùng công nghệ thực tế tăng cường.
- Thực tế ảo (Virtual reality, VR):
Hiện nay các ứng dụng thực tế nhất cho thực tế ảo là giáo dục và đào tạo
Cơ hội cho VR trong ngành nuôi trồng thuỷ sản đặc biệt là trong đào tạo và giáo dục. VR đang được sử dụng để phát triển lợi ích nuôi trồng thủy sản trong thế hệ tiếp theo của Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy. NTNU đã phát triển một mô hình nuôi trồng thuỷ sản sử dụng VR để cho phép sinh viên hầu như đến thăm trang trại cá. Rõ ràng là những phát triển như vậy có thể được sử dụng cho mục đích đào tạo trong ngành công nghiệp nuôi trồng thuỷ sản.
- Chuỗi khối (Blockchain) kiểm chứng tính bền vững:
Blockchain xác minh tính bền vững, cải thiện tính minh bạch trong suốt chu kỳ sống/vòng đời từ lúc đánh bắt, nuôi trồng thủy sản cho đến sản phẩm lên bàn ăn.
Blockchain là một bản ghi kỹ thuật số về các giao dịch mà bất kỳ người nào có thể truy cập công khai. Điều đó có ý nghĩa đối với ngành nuôi trồng thủy sản là cơ hội giao dịch giữa các nhà cung cấp và người mua xảy ra ngay lập tức và an toàn. Sẽ không cần trao đổi tiền tệ vật chất, có khả năng tiết kiệm rất nhiều trong giao dịch và chi phí trao đổi tiền tệ. Hơn nữa, thông tin về từng vụ mùa và phương pháp sản xuất có thể được lưu trữ ở đây và có thể tiếp cận được với các nhà sản xuất và người tiêu dùng khác. Sự riêng tư luôn là mối quan tâm quan trọng khi thảo luận về những vấn đề này, nhưng cách thức ngăn chặn được thiết lập duy trì sự riêng tư, đồng thời thực thi tính minh bạch. Cá được tuyên bố là sản xuất bền vững, trên thực tế, có thể được xác minh như vậy.
Tất cả đều được kết nối qua Internet: IoT là công nghệ kết nối tất cả các công nghệ khác được liệt kê ở trên. Đó là một cuộc cách mạng công nghệ về máy tính và truyền thông. Eruvaka Technologies hoặc Cargo Zippers là những ví dụ điển hình của công nghệ IoT. Những ứng dụng này được xem là đột phá và tương lai của nuôi trồng thủy sản công nghệ cao.
Huỳnh Như (Lượt dịch)