Artificial intelligence for small hydroponics farms employing fuzzy logic systems and economic analysis

ABSTRACT The application of artificial intelligence (AI) in modern agriculture has attracted increasing attention since its automation has the potential to accelerate food production with efficiency in resource use. Fuzzy logic, as one AI method, can be applied in hydroponics as an automation function of a nutrient mixing machine. There have been some inventions of nutrient mixing machines in commercial-scale agribusiness but not yet at the level of the small and medium farms that are mostly found in developing countries. This study constructed a hydroponics nutrient mixing machine employing a fuzzy logic method, calculated the machine’s efficiency, and evaluated its economic application. The automated nutrient mixing machine using fuzzy logic was efficient, and both theoretical field capacity and actual field capacity indicators were higher with the use of the nutrient mixing machine compared to manual nutrient mixing. This machine saves 78% of the labor normally used for mixing nutrients, with a saving of up to 42.86% in the nutrients used compared with mixing manually. RESUMO A aplicação de inteligência artificial (IA) na agricultura moderna tem atraído mais atenção, pois sua automação oferece um papel potencial para acelerar a produção de alimentos com eficiência no uso de recursos. A lógica fuzzy, como um dos métodos de IA, pode ser aplicada na hidroponia como uma função de automação de uma máquina de mistura de nutrição. Existem algumas invenções de máquinas de mistura de nutrição no agronegócio em escala comercial, mas ainda não em nível de pequenas e médias fazendas, que podem ser encontradas principalmente em países em desenvolvimento. Este estudo construiu uma máquina de mistura de nutrição hidropônica empregando um método de lógica fuzzy, calculou a eficiência da máquina e avaliou sua aplicação econômica. A máquina automatizada de mistura de nutrição usando lógica fuzzy foi eficiente, e tanto a capacidade de campo teórica quanto os indicadores de capacidade de campo real foram maiores com o uso da máquina de mistura de nutrição em comparação com a mistura de nutrição manual. Esta máquina economiza trabalho para misturar nutrição em até 78% e economiza o uso de nutrição até 42,86% a mais do que misturar manualmente.