OODA-Schleife

Eine vom Blockchain Research Institute zur Verfügung gestellte Forschung untersucht, wie die Blockchain die grundlegende Technologie der mehrseitigen Technologieplattformen der Zukunft sein wird. In dieser Fallstudie kann eine Plattform, die alles von Drohnen bis hin zu proprietären vernetzten Geräten für die Lebensmittelproduktion umfasst, zu einem strategischen Dreh- und Angelpunkt für groß angelegte Nachhaltigkeitspraktiken in der Agrarindustrie beitragen. Alles angetrieben durch die Blockchain.

Autorin: Jenessa MellenErscheinungsdatum: 6. Januar 2022

Dieser Kurzbericht zeigt, wie Blockchain-Technologien in Kombination mit mobilem Zugriff auf Drohnen, Sensoren, Satellitenbilder, künstliche Intelligenz, das Internet der Dinge und andere Innovationen unsere globale Nahrungsmittelversorgung für jeden Bauernhof sichern können. Die erforschten Lösungen konzentrieren sich auf den Mutterboden, um die schädlichen Auswirkungen von Chemikalien, aggressiver Bodenbearbeitung, monokulturellen Nutzpflanzen und dem Klimawandel abzumildern. Ziel ist es, Kleinbauern – oft die ärmsten Landwirte mit weniger als zwei Hektar Land in den von Umwelt- und humanitären Krisen am stärksten betroffenen Gerichtsbarkeiten – die Werkzeuge und Schulungen zu geben, die sie für eine nachhaltige Lebensmittelproduktion benötigen, und so die langfristige Rentabilität ihrer Unternehmen zu verbessern Zukunft ihrer Familien dabei.

In diesem Brief zeigen wir, wie Blockchain-Technologien in Kombination mit künstlicher Intelligenz (KI), dem Internet der Dinge (IoT) und anderen digitalen Innovationen unsere globale Nahrungsmittelversorgung für jeden Bauernhof sichern können. Die Lösungen, die wir diskutieren, konzentrieren sich auf den Mutterboden und mildern die Auswirkungen von Chemikalien, aggressiver Bodenbearbeitung, monokulturellen Nutzpflanzen und dem Klimawandel. Ziel ist es, den Landwirten die Werkzeuge und Schulungen an die Hand zu geben, die sie für eine nachhaltige Lebensmittelproduktion benötigen, und so die langfristige Rentabilität ihrer Unternehmen zu verbessern.

Wertmäßig produzieren familiengeführte Bauernhöfe schätzungsweise 70 bis 80 Prozent der weltweiten Nahrungsmittel. Im Durchschnitt bewirtschaften die Ärmsten von ihnen weniger als zwei Hektar Land – ein Hektar Land entspricht in etwa der Größe eines Fußballfeldes. Auf solche Kleinbauern entfallen 84 Prozent aller landwirtschaftlichen Betriebe weltweit, sie bauen etwa 29 Prozent der weltweiten Feldfrüchte an und erwirtschaften 32 Prozent der weltweiten Nahrungsmittelversorgung, bewirtschaften aber nur 24 Prozent aller landwirtschaftlichen Flächen. Landwirte stehen unter ständigem Druck, einen maximalen Ertrag zu erzielen, um ihre Familien zu ernähren und ihren Lebensunterhalt zu bestreiten. Typischerweise reservieren Kleinbauern einen Großteil ihres eigenen Ertrags für ihren eigenen Lebensunterhalt, insbesondere zu Beginn jeder Saison. Nicaraguanische Kleinbauern verkaufen beispielsweise fast die Hälfte ihrer Produkte, während nepalesische Kleinbauern nur 12 Prozent verkaufen. Wenn Landwirte ihre Erträge steigern und während der gesamten Saison mehr verkaufen könnten, würden sie ihre Lebensgrundlage verbessern und sich auch auf die globale Nahrungsmittelversorgung auswirken.

Konstanz, Vorhersehbarkeit und Ausgewogenheit sind der Schlüssel für den langfristigen Erfolg landwirtschaftlicher Initiativen. Doch laut National Geographic „destabilisiert der globale Klimawandel viele der natürlichen Prozesse, die die moderne Landwirtschaft ermöglichen.“6 Klimaveränderungen, die saisonale Muster verändern, Nutzpflanzen oder Tiere in Bedrängnis bringen oder Schädlinge und Krankheiten begünstigen, erhöhen alle die landwirtschaftlichen Kosten. Unregelmäßige Wetterbedingungen, trockenere Bedingungen und ein Anstieg der globalen Temperaturen wirken sich negativ auf die Ernteerträge der Landwirte aus.

Die Auswirkungen des Klimawandels beeinträchtigen landwirtschaftliche Betriebe jeder Größe in allen Phasen des Produktionszyklus, von der Saatgutauswahl bis zum Transport. Diese saisonalen Veränderungen und die erhöhte Variabilität erweitern die Grenzen dessen, was Landwirte anbauen und kontrollieren können. Sie können sich nicht mehr auf historische landwirtschaftliche Daten verlassen. Stattdessen treffen sie Entscheidungen auf der Grundlage von Vorhersagen darüber, wie sich der Klimawandel auf ihren Betrieb auswirken wird. Beispielsweise müssen sie sich möglicherweise auf Überschwemmungen oder Dürreereignisse vorbereiten und ihre Anbaumethoden, Ernteauswahl und landwirtschaftlichen Praktiken ändern. Kleinbauern in Entwicklungsländern sind am anfälligsten für die Klimabedrohung und am wenigsten in der Lage, damit umzugehen. Dennoch sind nur 1,7 Prozent der Klimafinanzierung für diese Kleinbauern vorgesehen. Darüber hinaus fließen weniger als sieben Prozent der 50 bis 70 Milliarden US-Dollar, die jedes Jahr in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen für landwirtschaftliche Innovationen ausgegeben werden, in Klimaschutzinitiativen.

Das Bestreben, eine schnell wachsende Weltbevölkerung zu geringen Kosten zu ernähren, hat zum Einsatz der industriellen Landwirtschaft geführt und bezieht sich dabei auf „technologisch wissenschaftliche, wirtschaftliche und politische Methoden“ und „Nahrungsmittelsysteme, die bei der Nahrungsmittelproduktion weitgehend von fossilen Brennstoffen abhängig sind“. Art der Maschinen und Mechanisierung, Agrarchemikalien, Transport, Lebensmittelverarbeitung, Lebensmittelverpackung und Abfallassimilation.

Die industrielle Landwirtschaft nutzt aggressive landwirtschaftliche Praktiken wie den umfassenden Einsatz von Düngemitteln (z. B. Superphosphaten), Herbiziden und Pestiziden, um die Erträge zu maximieren. Der Einsatz dieser Chemikalien stört die natürlichen Ökosysteme, sodass Landwirte auf sie angewiesen sind, um den maximalen Ertrag zu erzielen. Darüber hinaus können diese Chemikalien in die Wasserversorgung eindringen und natürlich vorkommende Elemente im Boden entfernen.

Eine weitere gängige Praxis ist die Bodenbearbeitung. Landwirte nutzen die Bodenbearbeitung, um den Boden zu belüften, Saatbeete vorzubereiten und Unkraut zu unterdrücken, um nur einige Gründe zu nennen. Mit der Zeit verschlechtert die Bodenbearbeitung jedoch die Bodenqualität, erodiert den Boden weiter und schädigt die Bodenstruktur.

Da die Menschen außerdem mehr verarbeitete Lebensmittel konsumieren, steigt die Nachfrage nach einer begrenzten Auswahl an Nutzpflanzen, was zu monokulturellen Anbaumethoden führt.

Frau pflückt Pflanzen auf einem Feld von DoDo Phanthamaly, 2008, verwendet unter Pexels-Lizenz ab 23. Dezember 2021.

Das globale Nahrungsmittelsystem ist auf nur 12 Pflanzen- und fünf Tierarten angewiesen, um 75 Prozent der Weltnahrung zu liefern; Diese Abhängigkeit macht diese Versorgung bei Engpässen oder Katastrophen äußerst anfällig. Deshalb müssen wir der Artenvielfalt Priorität einräumen, um viele klimaresistente, traditionelle Sorten und Rassen am Leben zu erhalten. Nach Angaben des UN-Umweltprogramms beläuft sich der geschätzte Schaden, den die industrialisierte Landwirtschaft jedes Jahr für die Umwelt verursacht, auf 3 Billionen US-Dollar.

Datenquelle: OurWorldinData.org/Environmental-Impacts-of-Food, 2021, verwendet unter CC BY 4.0.

Der Mutterboden ist die oberste Erdschicht und ein wichtiger Bestandteil unseres Nahrungssystems. Rund 95 Prozent der weltweiten Nahrungsmittel wachsen im Mutterboden, weil er die notwendigen Nährstoffe und Wasser enthält. Oberboden speichert auch Kohlenstoff, der sonst in die Atmosphäre gelangen würde. Allerdings erodiert der Mutterboden schneller, als die Erde ihn wieder auffüllen kann.

Alle fünf Sekunden wird das Erdäquivalent eines Fußballfeldes weggespült. Wasser, Wind und industrielle landwirtschaftliche Aktivitäten sind die Hauptursachen für Erosion. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO) der Vereinten Nationen schätzt, dass wir bis 2050 90 Prozent des Mutterbodens der Welt verlieren werden.

Bodenerosion verstärkt die Auswirkungen des Klimawandels. Wenn Ökosysteme über weniger Boden verfügen, sind sie weniger widerstandsfähig bei der Anpassung an neue Wetter- und Niederschlagsmuster. Beispielsweise hinterlässt erodiertes Land oft trockene, verhärtete Böden, die Wasser nur schwer speichern können. Starke Regenfälle führen daher häufig zu Staunässe oder Überschwemmungen. Darüber hinaus bauen Landwirte in der Monokulturwirtschaft Jahr für Jahr nur eine einzige Ernte an, wodurch die natürlichen Ressourcen des Bodens erschöpft werden. Erodierte Böden, denen es an organischer Substanz mangelt, verringern den Nährwert der angebauten Lebensmittel. Dadurch erhalten Verbraucher weniger nährstoffreiche Lebensmittel.

Um den Teufelskreis aus industrieller Landwirtschaft und Klimawandel auf dem Mutterboden anzugehen, veranstaltete das Komitee für Welternährungssicherheit während der Glasgower Klimakonferenz im November 2021 eine Nebenveranstaltung mit dem Titel „Transforming Agricultural Innovation for People, Nature, and Climate“. Das Komitee fasste den schlimmen Zustand zusammen: „Der Klimawandel destabilisiert unsere Ernährungssysteme, zerstört unsere natürlichen Ressourcen, vergrößert wirtschaftliche und gesundheitliche Ungleichheiten und verringert die Nahrungsmittelversorgung. Die Klimakrise macht es schwieriger, eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren und gleichzeitig unsere natürliche Welt zu schützen.“ seine Ressourcen.“ Es stellte einen sogenannten „ClimateShot“ vor, eine Agenda zur Entwicklung und Bereitstellung klimaresistenter, emissionsarmer Agrartechnologie (Ag-Tech) und innovativer Praktiken, die die Natur schützen und den Klimawandel begrenzen.

Klimaveränderungen und der Verlust von Mutterboden machen die Landwirtschaft immer schwieriger. Wir verfügen über die Technologien, um den Wandel in der Landwirtschaft voranzutreiben, von Drohnen und verteilten Hauptbüchern bis hin zu Sensoren und Satelliten. Doch diese Technologien sind oft teuer, kompliziert und kostspielig in der Anwendung, was Landwirte davon abhält, sie zu nutzen. Durch den Zugang zum Internet und zu Mobiltelefonen können Landwirte auf Daten zugreifen und diese nutzen, um ihre Erträge zu verbessern und ihre landwirtschaftlichen Praktiken zu verändern. Was wäre, wenn wir diese anderen Innovationen in die Hände der Landwirte legen würden, die den Großteil unserer Lebensmittel produzieren und Hilfe benötigen?

Hier kommt Dimitra ins Spiel. Dimitra ist ein globales Agtech-Unternehmen, das direkt mit Regierungsbehörden, Nichtregierungsorganisationen (NGOs), gewinnorientierten Unternehmen und anderen zusammenarbeitet, um Agtech für Millionen von Landwirten weltweit bereitzustellen. „Jeder Kleinbauer, unabhängig von seinem wirtschaftlichen Status, sollte von einfacher, schöner und nützlicher Technologie profitieren können, denn wenn es den Bauern gut geht, gedeihen auch die Volkswirtschaften“, sagte Jon Trask, CEO von Dimitra.

Ziel des Start-ups ist es, die globale Ernährungssicherheit durch nachhaltige Landwirtschaft zu verbessern und die aktuelle und nächste Generation von Landwirten einzubinden. Darüber hinaus konzentriert sich Dimitra darauf, die wirtschaftliche Entwicklung voranzutreiben, indem sie die Subsistenzlandwirtschaft in profitable, wirtschaftlich tragfähige Unternehmen umwandelt. Dabei werden neue Technologien entwickelt und kombiniert, um landwirtschaftliche Standardpraktiken zu verbessern. Anstatt Felder zu bestellen, können Landwirte zunächst Zwischenfrüchte anbauen, d – um die verfügbaren Nährstoffe zu erhöhen.

Auch die saisonale Fruchtfolge kann die Artenvielfalt und Bodenqualität deutlich verbessern und den Einsatz chemischer Düngemittel reduzieren. Gegenseitigkeit ist eine weitere landwirtschaftliche Praxis, die Landwirte nutzen können, um die Artenvielfalt zu erhöhen. Landwirte können Ergänzungspflanzen anbauen, die sich gegenseitig auf natürliche Weise mit Nährstoffen versorgen.

Technologielösungen können dabei helfen, diese Entscheidungen zu treffen und ihren Erfolg zu überwachen. Agrarökologie und Pflanzenmodellierung integrieren beispielsweise maschinelles Lernen und KI, um bessere Managementpraktiken vorzuschlagen, die die Artenvielfalt und damit die Bodengesundheit erhöhen. Bewirtschaftungspraktiken wie der Fruchtwechsel, das Anlegen von Pflanzendecken und die Zugabe von organischen Düngemitteln, Biodüngern und Bodenverbesserungsmitteln wie Gülle oder organischem Abfall erhöhen alle die Artenvielfalt und erhöhen auf natürliche Weise die verfügbaren Nährstoffe im Boden.

Dimitra arbeitet derzeit an einem Projekt, das zwei Millionen landwirtschaftlichen Betrieben in Indien Zugang zu Technologien verschaffen soll, die ihnen dabei helfen, begrenzende Ertragsfaktoren zu beseitigen und die Bodenqualität zu verbessern. Der Boden braucht Zeit, um sich zu erneuern; es kann dies nicht über Nacht tun. Der Mutterboden bildet sich langsam, je nach Klima zwischen 0,25 und 1,50 Millimeter pro Jahr.25 Dimitra liefert Informationen und Empfehlungen für Landwirte zur Umsetzung moderner landwirtschaftlicher Praktiken, die ihre Bodenqualität im Laufe der Zeit verbessern. Dimitra hofft, dass die Landwirte bei der Steigerung ihrer Produktion nachhaltigere Praktiken anwenden.

Die Dimitra Connected Farmer-Plattform ist bisher in 60 Ländern verfügbar und bietet zahlreiche Funktionalitäten für Landwirte, die kleine Unternehmen betreiben. Mit dieser Plattform können Kleinbauern ihre landwirtschaftlichen Vermögenswerte und Aktivitäten verwalten und Berichte und Empfehlungen erhalten, um fundierte Entscheidungen zur Ertragssteigerung, Kostensenkung und Risikominderung zu treffen. Die Plattform umfasst Technologien wie Mobil, KI, Blockchain und IoT.

Die Verbesserung der Art und Weise, wie Landwirte, Berater, Forscher und politische Entscheidungsträger miteinander kommunizieren, ist für die Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität von entscheidender Bedeutung. Mobile Technologie ist eine bequeme und effiziente Möglichkeit, wertvolle Daten und Wissen umfassend zu teilen und auszutauschen.

Kleinbauern können vom Zugang zu besseren Informationen über Schädlinge, Krankheiten, Wetterbedingungen, aktuelle Marktpreise und beste landwirtschaftliche Praktiken profitieren, einschließlich Wissen über Nutzpflanzen, Viehbestandsinformationen, Methoden zur Bodenvorbereitung und Schädlingsbekämpfung.

Landwirte können viele verschiedene Blockchain-basierte mobile Apps herunterladen und nutzen, um ihre landwirtschaftlichen Praktiken zu verbessern. Über diese Apps können Landwirte private Informationen wie Fotos von Feldbedingungen, Antworten auf landwirtschaftliche Umfragen oder die Anzahl der Arbeitsstunden verschlüsseln und hochladen.

Während der Klimawandel aufgrund unvorhergesehener Wetterereignisse zu unerwarteten Verlusten führen kann, kann die Technologie Landwirte frühzeitig warnen. Landwirte können hyperlokale Wettervorhersagen nutzen, die betriebsspezifische Wettereinblicke und Notfallwarnungen bieten, um sich besser auf mögliche wetterbedingte Katastrophen vorzubereiten.

Typische historische Vegetationsperioden haben sich in verschiedenen Teilen der Welt dahingehend verschoben, dass sie kürzer oder länger sind. Algorithmen des maschinellen Lernens in Verbindung mit Wetterdaten können Landwirte dabei unterstützen, die idealen Pflanz- und Erntetermine vorherzusagen.

Maschinelles Lernen kann auch bei der Pflanzenmodellierung und der Bestimmung, welche Pflanzen auf der Grundlage der aktuellen Wachstumsbedingungen angebaut werden sollten, hilfreich sein.

KI ist ein wertvolles Werkzeug für Landwirte, da sie prädiktive Analysen durchführen kann; KI ermöglicht es Landwirten, mehr Daten zu sammeln und zu verarbeiten. Und das schneller, als es sonst möglich wäre. Landwirte können KI auf ihre Daten anwenden, um fundierte Entscheidungen in der Präzisionslandwirtschaft zu treffen. Beispielsweise kann KI anhand historischer Daten Gebiete mit geringen Erträgen identifizieren und Empfehlungen zur Ertragssteigerung in diesen Gebieten geben.

KI kann wichtige Probleme für Landwirte lösen, etwa die Analyse der Marktnachfrage, die Vorhersage von Preisen und die Bestimmung der optimalen Pflanz- und Erntetermine. Es kann auch Daten über die Bodengesundheit sammeln und verarbeiten, Düngemittel empfehlen, das Wetter überwachen und die Vorbereitung der Produkte für den Verkauf verfolgen.

Die Blockchain-Technologie ist ein unverzichtbares Werkzeug. Mitglieder eines landwirtschaftlichen Ökosystems können eine Blockchain als gemeinsames Hauptbuch verwenden, um landwirtschaftliche Vermögenswerte zu registrieren, Lizenzen und Genehmigungen aufzuzeichnen, Peer-to-Peer-Transaktionen durchzuführen, Verträge zu automatisieren, Kredite und Versicherungen zu erhalten, Informationen zur Saatgutqualität zu sammeln, das Pflanzenwachstum zu überwachen und zu verfolgen Erträge, nachdem sie den Hof verlassen haben.

Dimitra hat einen ERC-20 Utility Token (DMTR) auf Ethereum ausgegeben, um die Software-as-a-Service-Plattform von Dimitra zu betreiben, die Softwareentwicklung von Dimitra zu finanzieren und die Beteiligung von Partnern zu fördern. Jeder kann Transaktionen mit DMTR-Tokens auf der Ethereum-Blockchain einsehen und verifizieren sowie über Online-Tools wie Etherscan.io den gesamten Verlauf jedes Tokens suchen und verfolgen. Somit sind DMTR-Transaktionen äußerst transparent und manipulationssicher. Mit diesem Maß an Datenrückverfolgbarkeit, -transparenz und -unveränderlichkeit können die Teilnehmer Vertrauen untereinander und zu ihren Gemeinschaften sowie zu Ökosystemdienstleistern und ihren Regierungen aufbauen, die alle für die Entwicklung einer fairen und effizienten Agrarwirtschaft von entscheidender Bedeutung sind.

Dimitra bietet seine Connected Farmer-Software nationalen und regionalen Regierungen an, die sie in großem Umfang an ihre Landwirte verteilen. Die Software ist auf Android- und iOS-Geräten sowie in einer Online-Webversion verfügbar. „Wenn Landwirte an Bord kommen, müssen sie ihre Identität registrieren, sie müssen ihren Standort registrieren und sie müssen uns zusätzliche Daten zur Verfügung stellen, etwa wie viel Land sie besitzen, wo sich ihr Land befindet und wo sie leben.“ Trask erzählte Ashton Addison von BlockWest Capital. „Wir nutzen die Sicherheitsaspekte der Blockchain, um diese Informationen zu privatisieren, zu sichern und zu verschlüsseln.“

Das Frontend der Dimitra-Plattform erfasst Daten über die täglichen Aktivitäten der Landwirte, und das Dimitra-Backend nutzt diese wertvollen landwirtschaftlichen Informationen für Datenanalysen und wissenschaftliche Forschung, unterstützt durch KI und maschinelles Lernen. Dimitra stellt seine Erkenntnisse und Berichtsdienste Landwirten und ihren Regierungen zur Verfügung, damit diese ihre Erträge steigern, die Bodengesundheit verbessern, bessere Lebensmittel schneller anbauen, ökologische Schäden reduzieren und Kosten senken können.

Dimitra hat seine Punkteplattform entwickelt, um Landwirte für die Daten zu belohnen, die sie bei der täglichen Nutzung der Dimitra Connected Farmer-Anwendung generiert haben. Landwirte können dann die gesammelten Punkte einlösen, um die Dienstleistungen der Dimitra-Ökosystempartner zu bezahlen oder deren Einkaufskosten zu senken. Auf diese Weise senkt Dimitra die Kosten landwirtschaftlicher Betriebe und fördert einen lokalen Markt, der Landwirten und landwirtschaftlichen Dienstleistern in einer Region zugute kommt.

Die Dimitra-Punkteplattform verfügt über ein autorisiertes verteiltes Hauptbuch (Punktedatenbank) mit einem Proof-of-Stake-Konsensalgorithmus; Dimitra-Punkte sind die Tauscheinheit des Dimitra-Partner-Zahlungskanals und unterscheiden sich von DMTR-Tokens. Über diese Plattform können Ökosystemteilnehmer direkt und privat Transaktionen durchführen.

Unabhängige und authentifizierte Dimitra-Validierungsknoten arbeiten zusammen und konkurrieren um die Aufrechterhaltung und Sicherung dieses Peer-to-Peer-Zahlungskanals und um die Legitimität jeder Transaktion anhand eines einfachen UTXO-Abrechnungsmechanismus (Unspent Transaction Output) zu überprüfen.30 Die Validierungsknoten setzen DMTR-Tokens ein die Möglichkeit, DMTR im Austausch für ihre Validierungsdienste zu verdienen. Die teilnehmenden Validatoren stimmen über einen Block von Transaktionen ab, und die Mehrheit der Stimmen gewinnt. Validatoren in der Mehrheit erhalten einen Teil der Belohnung, während diejenigen in der Minderheit nichts erhalten und ihren Einsatz verlieren (auch bekannt als „Slashing“).31 Dieser Einsatzmechanismus motiviert Validatoren, in gutem Glauben teilzunehmen.

Um den Transaktionsdurchsatz zu verbessern und die Kosten auf Ethereum zu senken, fasst Dimitra regelmäßig verifizierte Dimitra-Points-Transaktionen in einem Rollup zusammen, das es kryptografisch hasht und in die Ethereum-Blockchain überträgt. Die verarbeiteten Transaktionen bestimmen somit den Punktestand jedes Dimitra-Kontos.

Partner können wählen, ob sie ihre Dimitra-Punkte an Dimitras Gateway-Börse hoch- oder runterladen möchten, damit sie finanziell mit ERC-20-Tokens und anderen Smart Contracts auf Ethereum interagieren können, das als ultimative Zahlungsabwicklungsebene dient.

Der Gateway-Austausch ist ein intelligenter Vertrag, der Konvertierungen zwischen Dimitra-Punkten und DMTR-Tokens verwaltet; Um dies auf Ethereum effektiv zu tun, benötigt das Gateway DMTR-Token-Liquidität. Um diese Liquidität bereitzustellen, setzen DMTR-Inhaber auf der ganzen Welt ihre DMTR in einen Liquiditätspool ein.

Eine Sidechain ist eine separate Blockchain, die parallel zur Hauptblockchain läuft. In der Dimitra-Architektur ist ein verteiltes UTXO-Ledger für Dimitra-Punkte (Punkte-Ledger) eine Sidechain zum Ethereum-Mainnet. Es arbeitet unabhängig und verfügt über einen eigenen Proof-of-Stake (PoS)-Konsensalgorithmus, während Ethereum einen Proof-of-Work (PoW)-Konsensalgorithmus ausführt.

Ein Zahlungsabwickler stellt eine wechselseitige Brücke zwischen Dimitras Punktebuch und dem Ethereum-Netzwerk her. Es steuert einen Ethereum-Smart-Vertrag, der Dimitra-Punkte gegen DMTR-Tokens (Dimitra Gateway Exchange) tauscht.

Die Dimitra-Sidechain ist ein reines UTXO; Es kann keinen Smart-Contract-Code ausführen und beinhaltet intern weder die Programmiersprache Solidity noch die Web3.js-Bibliothek. Daher sendet und empfängt es Punktzahlungen eher wie Bitcoin als wie Ethereum. Es nutzt Ethereum zur Aufzeichnung und zum Ein- und Ausschalten von ERC-20-Tokens und DeFi-Diensten.

Dimitra und Partner-Validator-Knoten verwalten das Punktebuch, eine Nur-Anhänge-Datenbank, in der jeder Validator über eine verteilte lokale Kopie des Ledgers verfügt. Es kann eine beliebige Anzahl von Validierungsknoten geben, und jeder einzelne nimmt durch ausgehandelte Vereinbarung am PoS-Konsens teil. Die Validierungsknoten stellen die Transaktionsgültigkeit innerhalb des privaten, autorisierten PoS-Netzwerks sicher.

Dimitra Software-as-a-Service (SaaS) fungiert als zentraler Orchestrator-Hub für die Validierungsknoten und bietet Unterstützung zwischen ihnen

Stakeholder im Dimitra-Partner-Ökosystem und verwaltet eine Kopie des Punktebuchs für die Kommunikation mit dem Ethereum-Mainnet, fungiert als Zahlungsabwickler und steuert den Gateway-Exchange-Smart-Contract.

Im Gegenzug erhalten sie eine DMTR-Ertragszahlung auf die eingesetzten Token, solange sie ihren Einsatz behalten. Dimitra hat diesen Einsatz-/Rendite-Algorithmus vollständig automatisiert und im Smart Contract implementiert.

Obwohl der Liquiditätstoken der Gateway-Börse DMTR ist, kann der Smart Contract Gelder in anderen wichtigen ERC-20-Token wie den Stablecoins USD Coin (USDC), Tether (USDT) und Binance USD (BUSD) sowie der auf Ethereum basierenden Alternative erhalten zu Dogecoin, Shiba Inu (SHIB): Wenn ein Token-Inhaber einen dieser ERC-20-Token einsetzt, kann der Smart Contract ihn automatisch zum aktuellen Wechselkurs in DMTR umwandeln.

Dimitra plant, weitere Abwicklungs-Blockchains zu unterstützen und erforscht unter anderem Polygon, Solana und Binance. Es ist außerdem geplant, Kundenregierungen, die kryptobasierte Lösungen verbieten, maßgeschneiderte Unterstützung für Nicht-Blockchain-Fiat-basierte Plattformen bereitzustellen, an denen zugelassene Banken und digitale Währungen der Zentralbanken beteiligt sind.

Das Dimitra-Ökosystem bindet eine Vielzahl von Teilnehmern ein – darunter Länderpartner, Agrardienstleister, Landwirtschaftsverbände, Finanzinstitute und Versicherungsunternehmen, Technologieinnovatoren und Gründerzentren, Ministerien und NGOs sowie Universitäten. Die Anreizsysteme von Dimitra motivieren fünf Arten von Partnern zur Teilnahme: DMTR-Token-Inhaber, Validierungsknoten, Landwirte, Teilnehmer der Lieferkette und Regierungen.

Zur Überprüfung: Token-Inhaber erhalten eine DMTR-Absteckrendite für das Abstecken von Token, um Liquidität in der Gateway-Börse bereitzustellen, während Knotenbetreiber DMTR-Belohnungen für das Abstecken von Token erhalten, um Transaktionsblöcke innerhalb des Dimitra-Zahlungskanals zu validieren, und Landwirte Dimitra-Punkte für die Nutzung von Dimitra erhalten Anwendung und Eingabe ihrer Betriebsdaten.

Auch andere Mitglieder einer Lieferkette können Daten zu ihren Rollen und Aktivitäten auf der Plattform hochladen. Das Ziel besteht darin, die Herkunft beispielsweise von Gemüse, das in Lebensmittelgeschäften verkauft wird, durchgängig zu verfolgen – von der Art des Saatguts (z. B. biologisch, gentechnisch verändert usw.) und der Bodenqualität der Herkunftsbetriebe bis hin zu den Mitgliedern des Angebots Die Kette lieferte dieses Gemüse pünktlich und zu den in ihren Verträgen festgelegten Bedingungen. Mit diesen Informationen können Verbraucher gesündere Entscheidungen für ihre Familien, Gemeinden und den Planeten treffen.

Auf der Plattform können Landwirte ihre Maßnahmen zur Aufrechterhaltung nachhaltiger Praktiken und zur Sicherung der lokalen Lebensmittelversorgung nachweisen. Sie können die Plattform auch nutzen, um Informationen über landwirtschaftliche Praktiken (z. B. den Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden, die Anzahl der Fruchtfolgen usw.) aufzuzeichnen, sodass der Landwirt bei einem schlechten Ertrag eines Betriebs eine Versicherung beantragen und auf die Aufzeichnungen verweisen kann von den Bemühungen des Betriebs, einen guten Ertrag zu liefern.

Ebenso können Regierungen Informationen über die regulierten Aktivitäten landwirtschaftlicher Betriebe (z. B. Kohlenstoffbindung/CO2-Emissionen, Entwaldungsraten, Mindestfruchtfolge usw., abgeleitet aus Satellitendatenanalysen) für Stichprobenprüfungen aufzeichnen. Diese Fähigkeit könnte Anreize für die Einhaltung von Vorschriften schaffen und umweltfreundliche landwirtschaftliche Praktiken fördern.

Wer auf die Daten zugreift, kann ohne die erforderlichen Berechtigungen keine spezifischen Details über einen Betrieb oder einen Landwirt ermitteln. In Kombination mit maschinellem Lernen können jedoch auch anonymisierte und aggregierte Daten von großem Wert sein, da Forscher die Datensätze nutzen können, um mathematische Modelle und Analysewerkzeuge für wissenschaftliche Forschung und landwirtschaftliche Erkenntnisse zu entwickeln. Regierungen, Universitäten, Agrarunternehmen und Agrarfinanzanbieter können dem Dimitra-Ökosystem eine Gebühr zahlen, um auf seine aggregierten Daten und Analysen zuzugreifen. Die Dimitra-Plattform kann dann einen Teil dieser finanziellen Erträge zurück in die Dimitra-Punkteplattform einspeisen, um die Landwirte zu belohnen, die die Daten erstellt haben.

Satellitenbilder bestehen aus Millionen von Pixeln. Die Auflösung dieser Pixel variiert und kann einen Quadratmeter Land bis hin zu mehreren Kilometern Land darstellen. Jedes Jahr verbessern technologische Fortschritte die räumliche Auflösung, um sie klarer zu machen, und wir nähern uns der Fähigkeit, Auflösungen im Quadratzentimeterbereich zu sehen.

Mit Satellitenbildern können Forscher Landtrends, Nutzung und Geschichte analysieren; und Landwirte können Veränderungen erkennen, die vom Boden aus nicht sichtbar sind. Abhängig vom Satelliten und der Region der Welt können wir täglich neue Satellitendaten erhalten. Experten können die Daten nutzen, um Schädlingsausbrüche zu erkennen und Landwirte vorab zu warnen, damit sie schnell handeln, eine Reaktion koordinieren und Schäden minimieren können.

Experten können Satellitendaten auch verwenden, um den organischen Kohlenstoff im Boden abzuschätzen, einen messbaren Kohlenstoffbestandteil organischer Verbindungen.34 Mit solchen Daten können Landwirte kohlenstoffreiche Gebiete identifizieren, die für den Anbau von Nutzpflanzen und die Bekämpfung des Klimawandels günstig sind.35 Ebenso können sie Blockchain kombinieren -basierte Landaufzeichnungen mit Satellitenbildern, um unveränderliche und nachvollziehbare Informationen für Prüfungs- oder Versicherungszwecke bereitzustellen.

Über die Dimitra-Plattform können Regierungen die landwirtschaftliche Produktivität verfolgen oder laufende grüne Initiativen wie CO2-Werte oder Erntebedeckung überwachen. Beispielsweise haben einige Länder im Rahmen des Strategischen Waldplans 2030 der Vereinten Nationen quantifizierbare Ziele für Waldflächen und Baumpflanzungen festgelegt.36 Indien hat sich verpflichtet, jährlich 200.000 Hektar Wald und Baumbestand hinzuzufügen. Satellitenbilder sind die beste Lösung, um den Fortschritt bei der Erreichung dieser globalen Waldziele zu messen.

Wenn wir Satellitendaten mit am Boden gesammelten Daten koppeln, wird dies noch nützlicher; Diese Praxis wird als Fernerkundung bezeichnet. Die Fernerkundung nutzt Bodenprobenanalysen, IoT-Sensoren, Drohnen, Wetterstationen und Bauernbefragungen, um die Bedingungen auf verschiedenen räumlichen Skalen abzuschätzen. Diese zusätzlichen Datenpunkte tragen zur Validierung der Bodenwahrheit von Satellitendaten bei.37 Mit diesen Werkzeugen können wir mithilfe maschineller Lernalgorithmen die Bedingungen in Gebieten ohne Bodenmessungen abschätzen. Wir können die Ergebnisse der Fernerkundung auch kryptografisch in einer Blockchain speichern, sodass jeder sie nutzen kann, um beispielsweise die Einhaltung behördlicher Vorschriften oder Versicherungsverträge zu überprüfen.

Wenn wir Geodaten durch technologische Fortschritte und erweiterte Cloud-Computing- und Speicherkapazitäten verbessern, können wir die Fähigkeiten und die Genauigkeit der Fernerkundung erheblich verbessern. Diese Verbesserungen werden wiederum die Ernteerträge der Landwirte verbessern. Mit der Fernerkundung können Landwirte fundiertere und strategischere Entscheidungen treffen, die ihnen helfen, Geld zu sparen und ihre Erträge zu steigern.

Datenquelle: OurWorldinData.org/Excess-Fertilizer, 2021, verwendet unter CC BY 4.0.

Das Dimitra-India-Bodenprojekt, dessen Ziel die Bewertung und Sanierung der Bodengesundheit in zwei Millionen landwirtschaftlichen Betrieben ist, kombiniert Fernerkundungs- und Satellitendaten, um den Bodenzustand in einem so großen Maßstab zu bewerten und den Landwirten dennoch individuelle Empfehlungen zur Verbesserung ihres Bodens zu geben .38

Drohnen und IoT-Sensoren sind für Landwirte unschätzbare Werkzeuge. Durch den Zugriff auf Drohnen können Landwirte Felder überwachen und die Funktionsfähigkeit von Sprüh- und Bewässerungsgeräten überprüfen. Sie helfen Landwirten dabei, den Boden zu vermessen, ihn vor Ort zu analysieren und Echtzeitdaten zu generieren. Diese Analysen wiederum helfen den Landwirten, die Boden- und Pflanzenbewirtschaftung zu verbessern und die Erträge zu steigern. Zu den Vorteilen für die Landwirte gehören eine höhere Produktivität, eine effizientere Nutzung von Land und Wasser sowie ein geringerer Einsatz von Düngemitteln, wodurch die Kosten für die Landwirte gesenkt werden.

Landwirte können auf viele Arten von IoT-Sensoren zurückgreifen, die Informationen wie Bodenfeuchtigkeit, pH-Wert (ein Maß für die Alkalität des Bodens) und Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium erfassen. Landwirte erhalten genaue Daten und wichtige Warnungen für eine bessere Bewirtschaftung ihres Bodens und ihrer Ernte.

Beispielsweise kämpft die indische Landwirtschaft mit dem Wasserverbrauch und der Verschmutzung durch chemische Düngemittel. Daher profitiert das Dimitra-India-Projekt von IoT-Sensoren, die den Nährstoff- und Feuchtigkeitsgehalt im Boden messen. Mit IoT-Daten zum Bodenfeuchtigkeitsgehalt und den variablen Ausbringmengen von Düngemitteln können Landwirte die Wasser- und Düngemittelmengen optimieren. Anstatt ganze Felder zu düngen oder zu bewässern, können Landwirte nur die Flächen düngen oder bewässern, die es benötigen – zum richtigen Zeitpunkt und in der richtigen Menge. Diese Managementstrategie wird als Präzisionslandwirtschaft bezeichnet.

Nach Schätzungen der Weltbank hatten von den 7,79 Milliarden Menschen auf der Erde im Jahr 2020 30 Prozent keinen Zugang zu ausreichender Nahrung.39 Nach Angaben des Welternährungsprogramms waren weitere 272 Millionen während der COVID-19-Pandemie, die zu Störungen führte, von akuter Ernährungsunsicherheit bedroht landwirtschaftliche Arbeit und die globale Nahrungsmittelversorgung. Bis 2030 wird die Welt weitere 673,5 Millionen Menschen ernähren müssen.

Um all diese Menschen zu ernähren und die globale Hungerkrise zu lindern, müssen wir Lebensmittel lokal und nachhaltig produzieren. Heutzutage tun Regierungsbehörden, NGOs und kommerzielle Organisationen mehr, um Agrartechnologie wie den Dimitra Connected Farmer Hunderten Millionen Landwirten auf der ganzen Welt zugänglich zu machen. Ihr Ziel ist zweifach:

Technologische Innovationen werden für die landwirtschaftliche Entwicklung und Produktivität aufgrund landwirtschaftlicher Herausforderungen wie dem Klimawandel und dem Verlust von Mutterboden immer wichtiger. Die Dimitra-Plattform gibt Kleinbauern fortschrittliche Technologie an die Hand, liefert ihnen umsetzbare Daten, durchbricht den Teufelskreis der Armut und bereichert die lokale Wirtschaft durch höhere Ernteerträge und gesünderes Vieh.

Dimitra ist sich der ungewissen Zukunft bewusst und nutzt diese Gelegenheit, um transformative Technologien – Blockchain, digitale Token, intelligente Verträge, mobiler Zugriff und Eingabe, KI und maschinelles Lernen, Satellitendaten und Fernerkundung, IoT und Drohnen – anzuwenden und das Modell der Landwirtschaft zu verändern . Dimitra möchte einen Unterschied machen, indem es die Produktivität von Kleinbauern steigert, nachhaltigere landwirtschaftliche Praktiken unterstützt und die Bodenqualität auf der ganzen Welt verbessert.

Über den Autor:Jenessa Mellen ist Business-Analystin bei Dimitra mit Sitz in Vancouver, Kanada.

Das Blockchain-Forschungsinstitut ist ein unabhängiger, globaler Think Tank, der von Don und Alex Tapscott gegründet und von einer internationalen Mitgliedschaft aus Unternehmen und Regierungsbehörden finanziert wird. Sein mehrere Millionen Dollar teures Forschungsprogramm besteht aus fast 100 Projekten zu den strategischen Auswirkungen verteilter Anwendungen und Blockchain-Technologie auf Wirtschaft und Gesellschaft. Jedes Whitepaper wird von einem Fachexperten verfasst und soll Führungskräfte des privaten und öffentlichen Sektors auf ihre Rolle als Katalysatoren des Wandels vorbereiten und diese nächste Generation vernetzter Technologien einleiten.

Dieses Werk ist unter der Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License lizenziert.

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