Kepentingan Sistem Teragih (Distributed System) dalam Pertanian Moden

Penulis: Mohd Shafiq Bin Dato’ Dr. Azizan¹, Elmaliana Binti Albahari¹ & Aida Al-Quswa Binti Mohamad Ali²

¹Pegawai Penyelidik Kanan di Program Pengurusan Data dan Maklumat, MARDI
²Pengarah Pusat Pengurusan ICT, MARDI

Dalam era Revolusi Industri 4.0, sektor pertanian global sedang mengalami transformasi radikal daripada kaedah tradisional kepada pendekatan yang dipacu data. Transformasi ini dikenali sebagai Pertanian Pintar atau Smart Farming. Pertumbuhan populasi dunia yang pesat, perubahan iklim yang tidak menentu, dan keperluan mendesak untuk menjamin keselamatan makanan telah mendorong industri ini mencari penyelesaian teknologi yang lebih cekap. Di sinilah sistem teragih (distributed systems) memainkan peranan yang kritikal sebagai tulang belakang infrastruktur teknologi pertanian masa kini.

Secara asasnya, sistem teragih dalam konteks pertanian merujuk kepada rangkaian komponen perisian dan perkakasan. Contohnya seperti sensor Internet of Things (IoT), peranti pengkomputeran pinggir (edge computing), dan pelayan awan (cloud servers). Komponen dan perkakasan ini beroperasi secara berasingan tetapi bekerjasama untuk mencapai matlamat yang sama. Berbeza dengan sistem berpusat tradisional yang sering menghadapi isu kelewatan (latency) dan titik kegagalan tunggal (single point of failure), sistem teragih menawarkan ketahanan dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi.

Kepentingan utama sistem teragih terletak pada keupayaannya untuk memproses data raya (big data) secara masa sebenar. Dalam persekitaran ladang yang luas, ribuan sensor mengumpul data mengenai maklumat kelembapan tanah, suhu, dan kesihatan tanaman secara serentak. Sistem teragih membolehkan sebahagian pemprosesan data dilakukan di peringkat ‘pinggir’ (di ladang itu sendiri) sebelum dihantar ke awan, sekali gus mengurangkan penggunaan jalur lebar dan membolehkan tindakan automasi seperti penyiraman atau pembajaan dilakukan serta-merta tanpa menunggu arahan dari pelayan pusat yang jauh. Ini bukan sahaja meningkatkan ketepatan penggunaan sumber, malah memaksimumkan hasil tanaman secara lestari.

Konsep Sistem Teragih dalam Pertanian Moden

Berikut adalah perincian konsep utama mengenai mengapa dan bagaimana Sistem Teragih (Distributed Systems) menjadi tulang belakang kepada pertanian moden. Untuk memahami kepentingannya, kita perlu melihat bagaimana sistem ini menyelesaikan masalah fizikal dan geografi yang dihadapi di ladang.

i- Keputusan Pantas Tanpa Bergantung Internet (Edge Computing): Sistem ini membolehkan komputer di ladang membuat keputusan sendiri tanpa memerlukan arahan dariapada pelayan awan.

 Contoh: Jika tanah kering, sistem terus mengarahkan paip air terbuka. Tidak perlu menunggu data dihantar ke server di tempat lain dan menunggu arahan balik (impak kepada capaian internet yang perlahan).

ii- Operasi Tidak Lumpuh Jika Ada Kerosakan (Fault Tolerance): Sistem ini tidak bergantung pada satu “otak” sahaja. Tugas dibahagikan kepada banyak peranti.

Contoh: Jika satu komputer kawalan rosak dipanah petir, komputer lain di kawasan berdekatan akan mengambil alih tugas. Ladang tidak akan berhenti beroperasi sepenuhnya.

iii- Mudah untuk Mengskalakan Ladang (Scalability): Sistem ini seperti memasang “Lego”. Anda boleh menambah peranti baharu bila-bila masa tanpa mengganggu sistem sedia ada.

Contoh: Jika sistem bermula dengan 5 sensor. Tahun hadapan jika memerlukan tambahan kepada 50 sensor, hanya perlu terus pasang, sistem akan automatik diterima masuk.

iv- Gabungan Pelbagai Jenis Mesin (Integration): Sistem ini menjadi “jurubahasa” yang membolehkan semua mesin berlainan jenama bekerjasama.

Contoh: Dron (jenama A), traktor robot (jenama B), dan sensor cuaca (jenama C) boleh disambungkan dan “berkomunikasi” sesama sendiri dalam satu aplikasi telefon pintar petani.

Contoh Aplikasi Sistem Teragih dalam Pertanian Moden

Berikut adalah contoh aplikasi mengikut kategori dan perbandingan masalah sedia ada dan penyelesaian menggunakan sistem teragih di dalam pertanian moden.

Cabaran Sistem Teragih dalam Pertanian Moden

Cabaran utama pelaksanaan sistem ini ialah kekangan infrastruktur teknikal dan persekitaran fizikal ladang itu sendiri. Kebanyakan kawasan pertanian di luar bandar mengalami masalah liputan internet yang tidak stabil, yang menyukarkan komunikasi data masa sebenar antara peranti pinggir dan awan. Selain itu, perkakasan elektronik sering terdedah kepada kerosakan akibat cuaca ekstrem serta berdepan isu pengurusan tenaga yang rumit, di mana penukaran bateri bagi ribuan sensor di ladang luas memakan masa dan kos. Isu ini diburukkan lagi dengan masalah kebolehoperasian, di mana peranti daripada pengeluar berbeza sering gagal berintegrasi dengan lancar akibat ketiadaan piawaian protokol yang seragam.

Dari sudut sosioekonomi, kos pelaburan permulaan yang tinggi bagi infrastruktur, perisian, dan perkakasan menjadi penghalang besar, terutamanya bagi petani berskala kecil dan sederhana. Hal ini ditambah pula dengan jurang kemahiran digital yang ketara, di mana petani yang mahir dalam agronomi mungkin tidak mempunyai kepakaran teknikal untuk mengurus dan membaiki sistem IT yang kompleks jika berlaku kerosakan. Risiko keselamatan siber turut menjadi ancaman baharu, memandangkan sistem yang terhubung ke internet sentiasa terdedah kepada serangan penggodam yang boleh memanipulasi data atau melumpuhkan operasi ladang secara tiba-tiba.

Sistem teragih kini berdiri sebagai tunjang utama revolusi Pertanian 4.0 dengan menawarkan mekanisma yang berdaya tahan dan responsif melalui desentralisasi pemprosesan data serta integrasi peranti pintar di peringkat pinggir (edge). Walaupun pelaksanaannya di lapangan masih dibayangi oleh cabaran infrastruktur, isu kebolehoperasian (interoperability) dan kekangan kos permulaan, keupayaan teknologi ini untuk meningkatkan kecekapan operasi secara autonomi tanpa bergantung sepenuhnya kepada pelayan pusat adalah kritikal. Justeru, mengatasi halangan teknikal ini bukan lagi satu pilihan tetapi satu keperluan mendesak bagi mentransformasikan sektor pertanian menjadi industri yang lebih lestari, berskala, dan mampu menjamin keselamatan makanan global masa hadapan.

Rujukan

Trendov, N. M., Varas, S., & Zeng, M. (2019). Digital technologies in agriculture and rural areas: Status report. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO).

Friha, O., Ferrag, M. A., Shu, L., Maglaras, L., & Choo, K. K. R. (2021). Internet of Things for the Future of Smart Agriculture: A Comprehensive Survey of Emerging Technologies. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 8(4), 718-752.

Vasisht, D., Kapetanovic, Z., Won, J., Jin, X., Chandra, R., Sinha, S., … & Stratman, S. (2017). FarmBeats: An IoT Platform for Data-Driven Agriculture. Proceedings of the 14th USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI ’17).

Xiong, H., Dalhaus, T., Wang, P., & Huang, J. (2020). Blockchain Technology for Agriculture: Applications and Rationale. Frontiers in Blockchain, 3, 7.

Biodata Penulis

Mohd Shafiq bin Azizan merupakan Pegawai Penyelidik di Program Pengurusan Data dan Maklumat, MARDI.  Bidang penyelidikan beliau merangkumi pembelajaran mesin (Machine Learning), pengurusan infrastruktur teknologi maklumat, pembangunan sistem, dan sokongan teknikal bagi menyokong operasi digital MARDI.

Elmaliana binti Albahari merupakan Pegawai Penyelidik Kanan di Program Pengurusan Data dan Maklumat, MARDI.  Bidang penyelidikan beliau merangkumi Multimedia Computing, pemprosesan imej (Image Processing), Kecerdasan Buatan Gunaan (Applied Artificial Intelligence), dan visualisasi data.

Aida Al-Quswa binti Mohamad Ali merupakan Pengarah Pusat Pengurusan ICT, MARDI.  Beliau terlibat secara aktif dalam pengurusan data, ICT, dan maklumat geospatial. Beliau juga terlibat dalam inisiatif kolaborasi antara agensi.