人工智能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

孫樹霖 馬欣璐

目前人工智能技術(shù)在各行業(yè)廣泛應(yīng)用，智能發(fā)展已成為各領(lǐng)域重要的核心技術(shù)。我國是農(nóng)業(yè)大國，發(fā)展智能農(nóng)業(yè)技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)至關(guān)重要。本文主要介紹人工智能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景，重點(diǎn)分析了智能機(jī)器人在智能采摘裝置和智能識(shí)別病蟲害中的應(yīng)用效果。

機(jī)器人采摘果實(shí)進(jìn)行快速的自動(dòng)分揀、機(jī)器視覺特征提取識(shí)別病蟲害等人工智能技術(shù)，可以提高生產(chǎn)管理效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，這將為我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量、高環(huán)保、高效率、可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

1引言

我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《2020年鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)工作要點(diǎn)》中指出，要“以信息技術(shù)帶動(dòng)業(yè)態(tài)融合”，以此發(fā)展鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)，從而奠定全面小康和鄉(xiāng)村振興的基礎(chǔ)，這一舉措必將極大地推動(dòng)我國在相對(duì)薄弱的智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的長足進(jìn)步。

幾年前，我國就已經(jīng)在人工智能農(nóng)業(yè)中取得了一定的成果，例如：農(nóng)業(yè)病蟲害圖像識(shí)別、動(dòng)物健康養(yǎng)殖管理專家系統(tǒng)、靶標(biāo)探測的智能施藥等。但其中不乏存在諸多問題：人工智能農(nóng)業(yè)裝置性價(jià)比低、科技含量低、機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)和農(nóng)業(yè)可控變量操作技術(shù)等均處在低端的層面。因此，我國尚處于人工智能發(fā)展的初級(jí)階段，其發(fā)展?jié)摿薮?、有待深入挖掘?/p>

2智慧農(nóng)業(yè)

智慧農(nóng)業(yè)顧名思義就是在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)上通過現(xiàn)代智能的技術(shù)提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率、農(nóng)田資源利用率，提高勞動(dòng)效益。例如，首先通過人工智能技術(shù)對(duì)預(yù)設(shè)的傳感器（如溫濕度傳感器、各種成分氣體濃度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、PH值傳感器等）信息的采集進(jìn)行學(xué)習(xí)處理，整合分析后在云端上傳并回饋給農(nóng)戶最優(yōu)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)方案，使得農(nóng)作物生長達(dá)到最佳狀態(tài)，使農(nóng)作物產(chǎn)量最大化。且可通過智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的支持，以信息為中心保留所有交互的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，消費(fèi)者可以對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品追根溯源，從農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地到化肥的質(zhì)量和種類，讓百姓使用農(nóng)產(chǎn)品更加放心。

3人工智能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1智能采摘裝置

智能采摘裝置從初步的設(shè)想到逐漸實(shí)現(xiàn)已經(jīng)有了數(shù)年的發(fā)展歷史。來自歐洲和以色列的研究人員設(shè)計(jì)制作了名為Sweeper的采摘機(jī)器人，但該機(jī)器人只適用于采摘溫室中成熟的辣椒。在自動(dòng)采摘工作運(yùn)行時(shí)，機(jī)器的攝像頭和閃光燈配合，并通過機(jī)器視覺來判斷辣椒是否成熟。如果達(dá)到采摘的條件，它會(huì)根據(jù)機(jī)器視覺計(jì)算辣椒所在的位置，并利用特制的夾爪和剃刀配合完成采摘工作。

由于夾爪的設(shè)計(jì)存在缺陷，會(huì)導(dǎo)致部分果實(shí)不能被成功摘下或是在采摘過程中對(duì)果實(shí)造成損害。這一問題將是一個(gè)突破點(diǎn)，如何設(shè)計(jì)一種夾爪以適應(yīng)更多的采摘場景？目前，國內(nèi)外多數(shù)智能采摘設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)夾爪的設(shè)計(jì)進(jìn)行了多次的改良，例如3D打印的柔性鏤空夾爪、海綿包裹的三爪式夾爪、氣囊式夾爪等，這些改進(jìn)將大大降低采摘過程中農(nóng)產(chǎn)品的損失。

3.2智能識(shí)別病蟲害

病蟲害的防治一直以來都是農(nóng)戶最為頭疼的事情。每年因?yàn)椴∠x害而造成的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失巨大。國內(nèi)的一個(gè)研究項(xiàng)目是基于機(jī)器視覺技術(shù)，提取的馬鈴薯內(nèi)部病蟲害特征進(jìn)行識(shí)別，通過紋理配準(zhǔn)、分塊自適應(yīng)檢測以及小波變換等方法實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺下的病蟲害的特征識(shí)別。仿真結(jié)果表明該病蟲害特征識(shí)別的準(zhǔn)確率接近90 %，有效增加了該作物的病蟲害識(shí)別和防治能力。

在國內(nèi)，健坤網(wǎng)絡(luò)科技公司開發(fā)的一款名為《植道》的微信小程序，它把人工智能技術(shù)帶入農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在龐大的數(shù)據(jù)庫和先進(jìn)的圖像識(shí)別技術(shù)支撐下，用戶通過上傳圖像進(jìn)行識(shí)別，就能得到病蟲害的分析報(bào)告，且識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)90 %。

4結(jié)束語

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，人工智能大有可為。根據(jù)人工智能技術(shù)的判斷在農(nóng)作物成長過程中所做的決策，大多都起到了舉足輕重的作用。除此之外，植保無人機(jī)可以有效地提高噴灑農(nóng)藥的效率，操作安全、霧化效果好，可做到精準(zhǔn)施藥；自動(dòng)分揀農(nóng)產(chǎn)品的裝置降低了人工成本，提高了勞動(dòng)效率。隨著農(nóng)村勞力大量外流和農(nóng)業(yè)科技水平的不斷提高，人工智能將強(qiáng)有力地推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。