開(kāi)啟農(nóng)業(yè)新紀(jì)元的AI時(shí)代

文/鄭 倫

開(kāi)啟農(nóng)業(yè)新紀(jì)元的AI時(shí)代

文/鄭 倫

百度創(chuàng)始人李彥宏乘坐百度無(wú)人駕駛汽車(chē)進(jìn)入百度AI開(kāi)發(fā)者大會(huì)會(huì)場(chǎng)，成為了百度自動(dòng)駕駛領(lǐng)域“阿波羅計(jì)劃”推行成果的重要體現(xiàn)。人工智能（簡(jiǎn)稱(chēng)AI）已成為自動(dòng)化、電氣化和信息化之后新一輪工業(yè)革命的基石，而人工智能的應(yīng)用亦非僅在工業(yè)領(lǐng)域，在教育、醫(yī)療和金融領(lǐng)域都是革命性的技術(shù)創(chuàng)新。那么，在人類(lèi)最古老的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，人工智能有何表現(xiàn)呢？我們是不是連種地也要輸給電腦了呢？

人工智能解決農(nóng)業(yè)面臨的世紀(jì)挑戰(zhàn)

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)比其他領(lǐng)域更為重要。如今世界人口總數(shù)為72億，其中有7.8億人面臨著饑餓威脅，到2050年，全球人口將會(huì)達(dá)到90億，這意味著我們生產(chǎn)的糧食總量需要增長(zhǎng)60%。如果再考慮作為肉類(lèi)來(lái)源的家畜所消耗的糧食，那么這一增長(zhǎng)率將達(dá)到103%。而與此同時(shí)，我們又面臨著石油農(nóng)業(yè)（石油農(nóng)業(yè)亦稱(chēng)石油密集型農(nóng)業(yè)、化學(xué)農(nóng)業(yè)、無(wú)機(jī)農(nóng)業(yè)或工業(yè)或農(nóng)業(yè)。是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家以廉價(jià)石油為基礎(chǔ)的高度工業(yè)化的農(nóng)業(yè)的總稱(chēng)。）所依靠的能源不足的現(xiàn)狀，面臨著化肥農(nóng)藥過(guò)度使用所造成的土壤和環(huán)境的破壞以及對(duì)人類(lèi)健康的威脅。

那么，如何在耕地資源有限的情況下增加農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出，同時(shí)保持可持續(xù)發(fā)展呢？人工智能就是解決的方法之一。

人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)及應(yīng)用早在本世紀(jì)初就已經(jīng)開(kāi)始，這其中既有耕作、播種和采摘等智能機(jī)器人，也有智能探測(cè)土壤、探測(cè)病蟲(chóng)害、氣候?yàn)?zāi)難預(yù)警等智能識(shí)別系統(tǒng)，還有在家畜養(yǎng)殖業(yè)中使用的禽畜智能穿戴產(chǎn)品。這些應(yīng)用正在幫助我們提高產(chǎn)出、提高效率，同時(shí)減少農(nóng)藥和化肥的使用。

智能圖像識(shí)別

以前我們?cè)谝巴饪吹揭粋€(gè)不認(rèn)識(shí)的花草要查閱資料才能知道是什么花草，可如今我們可以通過(guò)各種識(shí)圖軟件對(duì)著花草拍照掃描一下就知道了，這就是電腦圖像識(shí)別技術(shù)。如今越來(lái)越多的人可以借助機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，智能圖像識(shí)別準(zhǔn)確率越來(lái)越高，而應(yīng)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。

PlantVillage（美國(guó)）和Plantix（德國(guó)）是兩款智能植物識(shí)別App，他們能做的不僅僅是幫你識(shí)別你不認(rèn)識(shí)的農(nóng)作物，還能夠幫農(nóng)戶(hù)智能識(shí)別農(nóng)作物的各種病蟲(chóng)害。農(nóng)戶(hù)把患有病蟲(chóng)害農(nóng)作物的照片上傳，App就會(huì)識(shí)別出農(nóng)作物犯了哪種病蟲(chóng)害，并且可以給出相應(yīng)的處理方案。除了人工智能給出的處理方案，App上還有用戶(hù)和專(zhuān)家交流的社區(qū)，可以針對(duì)相應(yīng)的病蟲(chóng)害進(jìn)行討論交流。

智能識(shí)別+智能機(jī)器人

如果把圖像智能識(shí)別跟智能機(jī)器人結(jié)合會(huì)怎樣呢？那就是更好地幫我們種地、播種和采摘。

Blue River的萵苣種植機(jī)

Blue River Technologies是一家位于美國(guó)加州的農(nóng)業(yè)機(jī)器人公司。Blue River的農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人可以智能除草、灌溉、施肥和噴藥。智能機(jī)器人利用電腦圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)獲取農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，分析和判斷出哪些是雜草需要清除，哪里需要灌溉，哪里需要施肥，哪里需要打藥，并且能夠立即執(zhí)行。智能機(jī)器人因?yàn)槟軌蚋珳?zhǔn)的施肥和打藥，可以大大的減少農(nóng)藥和化肥的使用，比傳統(tǒng)種植方式減少了90%的農(nóng)藥化肥使用。

智能播種機(jī)器人還可以通過(guò)探測(cè)裝置獲取土壤信息，然后通過(guò)算法得出最優(yōu)化的播種密度并且自動(dòng)播種。美國(guó)愛(ài)荷華州的發(fā)明家David Dorhout研發(fā)的智能播種機(jī)器人Prospero就是這樣的智能機(jī)器人。

除了播種和田間管理，農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人還可以幫我們采摘成熟的蔬果。

Aboundant Robotics的蘋(píng)果采摘機(jī)器人

Aboundant Robotics也是來(lái)自美國(guó)加州的農(nóng)業(yè)機(jī)器人公司，目前已經(jīng)上市的是一款蘋(píng)果采摘機(jī)器人，可以在不破壞蘋(píng)果樹(shù)和蘋(píng)果的前提下達(dá)到一秒一個(gè)的采摘速度。蘋(píng)果采摘機(jī)器人通過(guò)攝像裝置獲取果樹(shù)的照片，用圖片識(shí)別技術(shù)去定位那些適合采摘的蘋(píng)果，然后用機(jī)械手臂和真空管道進(jìn)行采摘，一點(diǎn)都不會(huì)傷到果樹(shù)和蘋(píng)果。

衛(wèi)星云圖學(xué)習(xí)，種地不看天，看手機(jī)

傳統(tǒng)農(nóng)藥田間管理看天看地看作物，而如今農(nóng)民也要成為看手機(jī)的低頭族了。通過(guò)對(duì)衛(wèi)星拍攝圖片，航拍圖片以及農(nóng)田間其他設(shè)備拍攝的照片進(jìn)行智能識(shí)別和分析，人工智能還能夠獲得精確的預(yù)報(bào)天氣、氣候?yàn)?zāi)害，識(shí)別土壤肥力、莊嫁的健康狀況等等。

比如美國(guó)的Descartes Labs公司收集了海量農(nóng)業(yè)相關(guān)的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，他們對(duì)天氣的預(yù)測(cè)比美國(guó)農(nóng)業(yè)部的還要精準(zhǔn)。Descartes Labs通過(guò)人工智能和深度學(xué)習(xí)，去分析這些圖像信息，尋找其跟農(nóng)作物生長(zhǎng)之間的關(guān)系，能對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量做出精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，他預(yù)測(cè)的玉米產(chǎn)量比以往的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高出99%。

除了天氣預(yù)測(cè)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)，人工智能對(duì)農(nóng)作物各種圖像的學(xué)習(xí)還能判斷出農(nóng)田哪里有雜草入侵，哪個(gè)地塊的農(nóng)作物養(yǎng)分不足，哪里的農(nóng)作物正在發(fā)生病蟲(chóng)害。美國(guó)加州的IntelinAir就是一家提供這樣服務(wù)的公司。

從瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院衍生出的農(nóng)業(yè)科技公司Gamaya則使用獨(dú)特的超光譜（高光譜）感應(yīng)裝置，用這些能夠探測(cè)出肉眼無(wú)法觀察的光譜，這為農(nóng)戶(hù)提供了更全面的數(shù)據(jù)，向農(nóng)戶(hù)提供智能施肥管理、灌溉管理和蟲(chóng)害管理。Gamaya的技術(shù)已經(jīng)在玉米、大豆和甘蔗的種植上應(yīng)用，幫助農(nóng)戶(hù)大大降低了成本并提高了產(chǎn)出。

牛臉識(shí)別，智能穿戴

人工智能還可以用在禽畜養(yǎng)殖業(yè)上，比如在養(yǎng)牛行業(yè)。大家知道嗎？牛其實(shí)不愿意看到人類(lèi)的，他們會(huì)視人類(lèi)為捕食者，因此養(yǎng)牛場(chǎng)的工作人員會(huì)給牛群帶來(lái)緊張情緒。那么我們就把農(nóng)場(chǎng)的管理工作交給人工智能吧。

人工智能通過(guò)農(nóng)場(chǎng)的攝像裝置獲得牛臉以及身體狀況的照片，進(jìn)而通過(guò)深度學(xué)習(xí)對(duì)牛的情緒和健康狀況進(jìn)行分析，然后幫助農(nóng)場(chǎng)主判斷出哪些牛生病了，生了什么病，哪些牛沒(méi)有吃飽，甚至哪些牛到了發(fā)情期。來(lái)自加拿大的Cainthus機(jī)器視覺(jué)公司正在做這樣的事情。

除了攝像裝置對(duì)牛進(jìn)行“牛臉”識(shí)別，還可以配合可穿戴的智能設(shè)備，這會(huì)讓農(nóng)場(chǎng)主更好的管理農(nóng)場(chǎng)。荷蘭的Connecterra是一家動(dòng)物智能穿戴技術(shù)公司，這家公司通過(guò)帶在奶牛脖子上的智能傳感器，結(jié)合牧場(chǎng)上的固定探測(cè)器共同收集數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器上，用自己開(kāi)發(fā)的算法通過(guò)機(jī)器讓這些海量的原始數(shù)據(jù)變成直觀的圖表和信息發(fā)送到客戶(hù)那里。

這些信息包括奶牛的健康分析、發(fā)情期探測(cè)和預(yù)測(cè)、喂養(yǎng)狀況、位置服務(wù)等。Connecterra大大節(jié)省了奶農(nóng)的工作時(shí)間，提高了工作效率，特別是對(duì)有機(jī)農(nóng)場(chǎng)更有幫助，因?yàn)樗麄兛梢院苋菀椎牧私夥硼B(yǎng)時(shí)間、位置和吃草的時(shí)間。

（在農(nóng)田中的各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施）

讓物聯(lián)網(wǎng)更有價(jià)值

除了智能穿戴還有更多的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施，比如田間攝像頭、溫度濕度監(jiān)控、土壤監(jiān)控、無(wú)人機(jī)航拍等等。這些設(shè)施能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)管理提供海量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，那么如何把這些海量的數(shù)據(jù)及時(shí)地變成有價(jià)值的信息，就是人工智能要做的事情。這些數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)傳送到云服務(wù)器上，不同類(lèi)型的農(nóng)業(yè)服務(wù)公司會(huì)根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)狀況設(shè)置自己的算法，然后把這些數(shù)據(jù)變成對(duì)農(nóng)戶(hù)有意義的信息，比如哪里蟲(chóng)害超標(biāo)、哪里需要灌溉等等。

人工智能還可以通過(guò)算法給出各種最優(yōu)化的方案，比如根據(jù)土壤環(huán)境狀況，結(jié)合市場(chǎng)行情預(yù)測(cè)，從而給出今年該地適合種玉米還是大豆。

未來(lái)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛開(kāi)始，面臨的挑戰(zhàn)比其他任何行業(yè)都要大，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)涉及的不可知因素太多了！地理位置、周?chē)h(huán)境、氣候水土、病蟲(chóng)害、生物多樣性、復(fù)雜的微生物環(huán)境等等，這些因素都在影響著農(nóng)作生產(chǎn)。在一個(gè)特定環(huán)境中測(cè)試成功的算法，換一個(gè)環(huán)境未必就有用了。

現(xiàn)階段看到的一些人工智能成功應(yīng)用的例子，大部分是在特定的地理環(huán)境或者特定的種植養(yǎng)殖模式內(nèi)進(jìn)行的。當(dāng)外界環(huán)境變換后，如何挑戰(zhàn)算法和模型是這些人工智能公司面臨的挑戰(zhàn)，這需要來(lái)自行業(yè)間以及農(nóng)學(xué)家之間更多的協(xié)作。

■ 鄭倫，愛(ài)生態(tài)網(wǎng)創(chuàng)始人，簡(jiǎn)食大愛(ài)產(chǎn)品電商負(fù)責(zé)人。