בינה חקלאית: בין השדה לקוד

כיצד הבינה המלאכותית יכולה לשנות את תפיסת החקלאות והסביבה בעיני בני נוער

במרכז העשייה שלנו בחווה החקלאית בעין שמר עומדת שאלה חינוכית גדולה: איך נוכל להפוך את מקצועות החקלאות והסביבה לבחירה משמעותית ואטרקטיבית עבור בני נוער? כיצד נגרום לתלמידי חטיבת הביניים להסתכל על מגמות חקלאות וסביבה בתיכון, כהזדמנות לצמיחה, לחקר ולהובלה? הכנסנו את הבינה המלאכותית לחווה כעוזרת מחקר ולמידה, והיא כבר מחוללת שינוי בתפיסת המקצוע בעיני בני הנוער!

כתבו: נועם גבע, מנהל החווה החקלאית בעין שמר, וצוות מדע וטכנולוגיה של החווה: תמר לביא, סיגל לוצקי, ד"ר נועה קינן וד"ר ענב כורם.

המאמר נכתב בסיוע Chat GPT.

בגיל הרך ובבתי ספר יסודיים, תחומי החקלאות והמדע נתפסים כאטרקטיביים, כמעוררי סקרנות וכמלאי חוויה. אך ככל שהתלמידים מתבגרים – ומתחילים לחשוב על עתידם האקדמי והתעסוקתי – החקלאות והסביבה נתפסות לעיתים קרובות כתחומים שאינם מדעיים או טכנולוגיים מספיק, וזאת אף שבמציאות תחומים אלו נוגעים בעתיד. עובדה זו משפיעה ישירות על הבחירה במגמות הלימוד בתיכון, וכתוצאה מכך גם על עתיד התחום. המחקרים תומכים בכך: לפי נתונים עדכניים, הגיל הממוצע של חקלאי בישראל נע בין 59 ל־67 שנים, כאשר מעט מדי צעירים מצטרפים כיום למקצוע. מדובר באתגר לאומי – לא רק בתחום התעסוקה, אלא גם בשאלה מי יוביל את הפיתוח, החדשנות והקיימות של התחום בעשורים הבאים? (מקור: סקר משרד החקלאות, 2019; organic-israel.org.il, 2024).

יחד עם זאת, בישראל קיימת תשתית ייחודית ללימודי חקלאות, הכוללת כפרי נוער, חוות לחינוך חקלאי ובתי ספר מכל הארץ המבקשים לחזק את לימודי החקלאות. תשתית זו, בחיבור יחד עם הבינה המלאכותית, יוצרת פוטנציאל צמיחה ענק.

בנקודה זו נכנסת הבינה המלאכותית – לא רק כטכנולוגיה עכשווית, אלא גם ככוח מחולל שינוי בתפיסת המקצוע. היא מחברת בין חקלאות לסייבר, בין קיימות לחדשנות, ובין מדע למערכת חינוך שמבקשת להיות רלוונטית.

שימוש בטכנולוגיה בחקלאות אינו חדש. גם לפני עשור היו מערכות חישה, תוכנות בקרה, לוחות שליטה ומחשוב בשימוש החקלאות. אבל המהפכה של השנים האחרונות – ובעיקר של השנתיים האחרונות – אינה מהווה רק קפיצה טכנולוגית, אלא גם שינוי מהותי בתפיסת המערכת, כאשר מה שהשתנה הוא היכולת של מערכות ללמוד מתוך הנתונים. בינה מלאכותית מאפשרת היום לא רק לאסוף מידע, אלא גם לזהות בו דפוסים נסתרים, לחזות תהליכים עתידיים, ולהציע המלצות מותאמות אישית לגידול, לשטח ולעונה.

למשל, ברחבי העולם משתמשים כיום ברחפנים שמצלמים שדות חיטה מהאוויר, כאשר התמונות מועברות לאלגוריתמים של עיבוד תמונה שמזהים שינויי צבע עדינים בעלים. השינוי הזה, שכמעט אינו נראה לעין האנושית, יכול להעיד על התחלה של מחלה או על חוסר תזונתי בצמח. במקום להמתין עד שהשדה כולו ייפגע, החקלאי מקבל התראה, ומטפל נקודתית, בזמן ובדיוק. בדוגמה אחרת, חיישנים קרקעיים ומצלמות מזהים את דפוסי ההשקיה והניקוז בשטח, והמערכת, באמצעות למידת מכונה, מציעה לחקלאי מודל השקיה חכם, שמפחית את צריכת המים בעשרות אחוזים תוך שמירה על איכות היבול. דוגמאות אלו ונוספות הולכות ומתרבות, ממחישות את הכניסה של העידן הטכנולוגי לחקלאות.

אפקט זה של השימוש בבינה מלאכותית משפיע לא רק על מהות החקלאות, אלא גם על האופן שבו תלמידים, מורים והורים תופסים את התחום. חקלאות הופכת להיות מקצוע המשלב טכנולוגיה ברמה הגבוהה ביותר, בתהליך המואץ על ידי הבינה מלאכותית. חשוב לומר, שהדבר אינו מחליף את החשיבות והערך של המגע באדמה ובצמח, אלא מוסיף עליו היבטים חדשים המחזקים רלוונטיות בתיכון.

כיום כבר ברור שתחום החקלאות עובר מהפכה – אך לא פחות חשוב להבין, שזו גם מהפכה תעסוקתית. לפי תחזיות של ארגון ה-OECD, חקלאות חכמה ודיגיטלית צפויה להפוך לאחד ממקצועות העתיד המבוקשים, במיוחד במדינות שבהן קיימת תלות גבוהה בייצור מזון מקומי. גם בישראל מתחילים לזהות את המגמה: תפקידים המשלבים ידע חקלאי עם יכולות טכנולוגיות – כמו ניתוח נתונים, תכנות, אגרונומיה מתקדמת וניהול מערכות מידע חקלאיות – הולכים ותופסים מקום מרכזי בתעשייה.

לקריאה נוספת – כתבה על תחזיות תעסוקה בתחום החקלאות

בחווה החקלאית בעין שמר, הבינה המלאכותית איננה מטרה בפני עצמה – אלא אמצעי לעורר השראה, להעצים את החקר, ולהפוך את הלמידה החקלאית והסביבתית לעשירה, מסקרנת ומתקדמת. "אנו רואים בבינה המלאכותית הזדמנות ענקית לקפיצה קדימה," אומר נועם גבע, מנהל החווה החקלאית בעין שמר. "בחרנו לתת לתוכנית ההאצה שלנו את השם "בינה חקלאית", ואנו מאמינים שצריך לפעול מהר, כי המהפכה קורית עכשיו. התוכנית משתלבת עם התוכנית הלאומית של משרד החינוך לשילוב AI במערכת החינוך, שמבקשת להנגיש לתלמידים מיומנויות של חשיבה, תכנות וניתוח מידע – בכל תחום דעת, כולל חקלאות וסביבה, ושהוצגה במסגרת הכנס לחדשנות בבינה מלאכותית שהתקיים בסינמה סיטי במעמד שר החינוך. למדנו שהרעיונות והידע נמצאים בחיבור בין אנשים, ולכן אנו כמוסד חינוכי יוצרים חיבור עם חברות, מומחים וחוקרים, כדי להיעזר בידע המצטבר שטס בקצב מסחרר. בתמיכה של המינהל לחינוך התיישבותי, הקמנו תוכנית ייחודית לתיכון, המשלבת בינה מלאכותית ועבודות גמר בחקלאות, ומתקיימת עם בתי הספר של המינהל ושל המועצה האזורית מנשה."

ליאור חנין, תלמיד י"ב מבית הספר "מבואות עירון", משתתף בתוכנית, ומבצע פרויקט שבמסגרתו הוא חוקר מעל 100 מיני "עדשת מים" – מין צמח ימי זעיר – כפתרון תזונתי עולמי. ליאור פיתח אלגוריתם מבוסס AI לזיהוי מינים על סמך משתנים סביבתיים, בשיתוף פעולה עם ד״ר מארק פוליקובסקי ממכון וייצמן ובהנחיה של גידי זילבר, מפתח תוכנה. ליאור: ״בחרתי לעשות עבודת גמר בחממה, כי היה לי חשוב לעסוק במשהו המחבר מחשבים לפרויקט מעשי. קיימתי מספר פגישות עם מנחים, עד שמצאתי את נושא המחקר - שימוש ברובוט ותוכנת AI כדי לאפיין זנים שונים של צמח שנקרא עדשת המים. אני לומד לפתח תוכנה, והיא תוכנה שימושית. זה מגניב שאפשר להשתמש בבינה מלאכותית גם לתחומים כאלו, ולא רק ליצירת טקסטים ותמונות.״  שקופית המחקר

נוסף על התיכון, לתוכנית "בינה חקלאית" יש השפעה גם בחטיבת הביניים: "אנו פועלים לכך שכל תלמיד ותלמידה בחט"ב ילמדו לעשות שימוש בתוכנות AI, כבסיס להמשך, "מספרת ד"ר ענב כורם סלקמן, רכזת תקשוב ומורה בחווה. "מרבית התלמידים בחט"ב לומדים להשתמש בתוכנות, ועדיין לא ברמה של מפתחים." אך יש יוצאים מהכלל גם בגילאים הצעירים. קבוצה מכיתה ח׳ מבית הספר "גוונים" בהנחייתה של ד"ר נועה קינן, פיתחה מערכת למדידת קיבוע פחמן בצמחים – שילוב בין חיישני CO₂, אלקטרוניקה וניתוח נתונים – כדי לבדוק את יכולת הפוטוסינתזה של עצים. הפרויקט מחובר כעת לחברת TERRA העוסקת במדידת השפעות סביבתיות, ולווה על ידי מתכנתים מקצועיים. כך, השימוש בבינה מלאכותית יכול לסייע ללמד וללמוד מושגי בסיס בדרכים חדשות. "תפקידנו כמנחי למידה באמצעות כלי AI הוא ללמד את התלמידים לשאול את השאלות הנכונות, ולהפעיל חשיבה ביקורתית על מנת לקדם את יכולות המחקר," אומרת תמר לביא, מורה ורכזת פדגוגית בחממה.

רובד נוסף של התוכנית הוא השתלמות מורים "בינה חקלאית", המתקיימת על ידי פסג"ה התיישבותי בשיתוף החווה בעין שמר,ושבה לוקחים חלק מורים מבתי הספר של המינהל לחינוך התיישבותי מכל רחבי הארץ. מטרת השתלמות זו היא ליצור ידע שיתופי על ידי למידת עמיתים של מורים המעוניינים לקדם את השימוש בבינה מלאכותית בבתי הספר, בחקר סביבתי וחקלאי. "ההשתלמות אותה אנחנו מקיימים יחד עם פסג"ה התיישבותי ומדע וטכנולוגיה התיישבותי, נועדה ללמד ולהעשיר מורים בכלים החדשים של בינה מלאכותית, הן ככלי לעיבוד ומיזוג של מידע, והן ככלי לחיפוש של מאמרים מדעיים עדכניים," אומרת סיגל לוצקי, המובילה את ההשתלמות יחד עם ד"ר ענב כורם. "ההשתלמות חשפה בפני המשתתפים את האפשרות לעסוק בתחום מתקדם של ניתוח תמונה וביישום כלים של למידת מכונה במחקרים חקלאיים וסביבתיים." 

לפני שנתיים, הציגה החווה החקלאית בעין שמר בתערוכת הביאנלה לחדשנות בחינוך שהתקיימה בבנייני האומה בירושלים. "אז, הצגנו פרויקטים שבמהותם הנם מדעיים," אומר גבע, "לדוגמה בתחום האצות, קיבוע פחמן וביו-מימיקרי. אם היינו מציגים היום, אחרי שנתיים, המילה "טכנולוגיה" כבר הייתה הדגל המרכזי שלנו. אבל יותר מעניין בעיניי, שהכניסה של כלי בינה מלאכותית נותנת לנו - הצוות החינוכי - אמצעים חדשים לחלוטין, המאפשרים לנו לעשות קפיצת מדרגה בתהליכים הפדגוגיים ובאיכות התוצר, ולחוות יחד עם התלמידים גילוי בזמן אמת.״

הבינה המלאכותית לא באה להחליף את הטבע – אלא להעמיק את הקשר אליו. כשהיא משתלבת נכון במערכת החינוך, היא יכולה להפוך למנוע של חקר, של סקרנות ושל משמעות. "אנו מאמינים שזו הדרך לבנות עתיד, שבו תחומי החקלאות והסביבה אינם רק "מקצועות ירוקים", אלא מרחבים חיים של חדשנות, אכפתיות והשפעה."