2020-09-12 21:57
来源:
孙团委
农业是国民经济的基础，是经济社会发展中的头等大事。改革开放以来我国农业发展水平大幅提高，但同时也面临着诸如土地资源紧缺、农业产业化程度低、农产品质量安全形势严峻、农业生态环境遭到破坏等问题。如何在资源紧缺的同时稳步提高农业发展水平，实现农业可持续发展，成为我国经济社会发展中面临的重大命题。
在这种局面下，大规模的创新和技术变革将是解决农业问题并推动农业走向现代化的有效途径。当前，如何通过人工智能技术提高生产力，已经成为农业领域的研究与应用热点。
技术加持下的智能农业
传统农业技术手段会造成水资源浪费、农药使用过度等问题，不仅成本高、效益低，产品质量得不到有效保障，还会造成土壤和环境污染。在人工智能技术的加持下，农民将能够实现精准播种、合理水肥灌溉，进而实现农业生产低耗高效、品优质高产。
提供科学指导。运用人工智能技术进行分析和评估，能给农民开展生产前准备工作作出科学指导，实现土壤成分及肥力分析、灌溉用水供求分析、种子品质鉴定等功能，对土壤、水源、种子等生产要素进行科学合理配置，有力保障后续农业生产工作的顺利开展。
提高生产效率。在农业产中阶段使用人工智能技术，能帮助农民更科学地种植农作物以及对农田进行更合理的管理，有效提高农作物产量及农业生产效率。推动农业生产向机械化、自动化、规范化转型，加速农业现代化进程。
实现农产品智能分拣。将机器视觉识别技术运用到农产品分选机械中，可对农产品外观品质进行自动识别检验及分级，其检验识别率远高于人类视觉，具有速度快、信息量大、功能多的特点，可一次完成多项指标检测。
人工智能在农业领域的应用现状
当前，人工智能技术正在成为改变农业生产方式、推进农业供给侧改革的强劲动力，在多种农业场景得到广泛应用。例如，耕作、播种和采摘等智能机器人，土壤分析、种子分析、病虫害分析等智能识别系统，以及禽畜智能穿戴产品等。这些应用的广泛运用能有效提升农业产出及效率，同时减少农药和化肥的使用。
IntelinAir 公司对土壤照片进行肥力分析
土壤成分及肥力分析。土壤成分及肥力分析是农业产前阶段最重要的工作之一，也是实现定量施肥、宜栽作物选择、经济效益分析等工作的重要前提。借助非侵入性的探地雷达成像技术对土壤进行探测，然后利用人工智能技术对土壤情况进行分析，可在土壤特征与宜栽作物品种间建立关联模型。
例如，IntelinAir公司开发了一款无人机，通过类似核磁共振成像技术拍下土壤照片，通过智能分析，确定土壤肥力，精准判断适宜栽种的农作物。
灌溉用水供求分析。基于人工智能技术的智能灌溉控制系统，集专家系统技术、自动控制技术、通讯技术、传感器技术等高新技术于一体，可以实时监测土壤墒情，根据检测得到的气候指数和当地的水文气象观测数据，对灌溉用水供求量进行分析，选择最佳灌溉规划策略。
种子品质鉴定。作为农业生产中最重要的生产资料之一，种子的质量直接关系到农作物产量和生产效益。利用图像分析技术以及神经网络等非破坏性的方法对作物种子的种类、纯度和安全性进行检测，能有效控制和提高农产品质量。
农业专家系统。农业专家系统则是一种拥有大量农业领域相当数量的专家级知识和经验，可以模拟农业专家的思维，解决农业领域问题的智能计算机程序系统。农业专家系统可以对农业生产领域进行数据分析，及时获得农业生产各阶段可能遇到的问题的解决方法。
奶牛身上的电子可穿戴设备
动植物健康监测。比如，Connecterra是一家荷兰的农业科技公司，主要研发和生产用于奶牛身上的电子可穿戴设备。这些设备内置多个传感器，配套的分析软件则融入了机器学习技术，软硬件配合共同实时监测牲畜的健康情况。通过可穿戴感应器学习奶牛的行为模式，奶农还能更早注意到可能出现的问题，比如奶牛的跛足或者消化不良等情况，并获得建议。在这些信息的帮助下，Connecterra客户农场的乳制品产量得到了30%的提升。
Aboundant Robotics 公司的苹果采摘机器人
播种、耕作、采收等智能机器人。人工智能技术广泛应用到农业生产中的播种、耕作、采摘等多种场景，极大地革新了农业生产方式，提高了生产效率。美国Aboundant Robotics公司开发了一款苹果采摘机器人，其通过摄像装置获取果树的照片，采用双目立体视觉、图片识别等技术对果实进行定位并判断其成熟度，确定适合采摘的果实，然后运用机器人精准操控技术对果实进行无损采摘，采摘速度高达一秒一个。
杂草控制。依托出色的传感器技术和图像识别功能，Blue River Technology公司开发了一款名为See＆Spray的机器人，用以帮助控制 棉花地的杂草。它依靠计算机视觉和机器学习判断面前的是作物还是杂草，即使目标只有邮票大小，它也能准确识别。一旦确定那不是作物， 机器人会控制喷嘴对准喷洒，避免对棉花造成腐蚀。
精准喷洒和喷雾喷嘴可以帮助防止杂草对除草剂产生抗药性，并且能减少高达90%的除草剂使用量。这不但提高了除草效率，帮助农民稳定收入，也因减少化学品的使用量，保护了作物和环境。
控制杂草的 See ＆ Spray 机器人
智能温室系统。在西方发达国家智能温室系统已得到广泛深度应用。例如，目前荷兰约有85%的温室通过计算机进行环境调控，德国已把3S技术（地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感技术RS） 成功运用到温室控制与管理中。
通过在温室安装的各类传感器，可实时监测土壤水分、土壤湿度、空气湿度、空气温度、光照强度、植物养分含量等数据，并通过人工智能系统对这些采集的数据进行分析处理，模拟出最适合温室内农作物生长的环境，进而对供水系统、加热装置、加湿装置、除虫装置、卷帘装备、遮阴设备、施肥系统等进行远程自动化控制，从而改善温室内部农作物生长环境，达到调节生长周期、改善产品质量、降低生产成本、提高经济效益等目的。返回搜狐，查看更多
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美国《连线》杂志网站近日报道，预计到2025年，全球人口将达到90亿。人口增长带来的迫切需求、常规农业的经济现实以及技术进步，这三大因素叠加，现在正是机器人等颠覆性技术在农业领域“大显身手”之时。全球机器人中心HowToRobot.com也在报道中指出，美国、澳大利亚、日本和欧洲国家已经开始采用机器人技术来应对农民在农业生产领域面临的挑战。自动精密播种机器人播种是耕作的基本过程。根据传统，农民用手撒种子；现代机械出现后，农民使用装有追踪器的播种机来播撒种子。虽然过程很简单，但这会导致大量种子撒在田地周围而被浪费。谢天谢地，自动精密播种技术应运而生。通过将机器人技术和地理制图技术紧密结合，精密播种系统可以将种子精确地播撒于需要的地方。“多才多艺”采收机器人机器人能替代人类进行重复性劳动，收割和采摘农作物正是重复性劳动，机器人目前正在接管这些任务。虽然种植和收获小麦、大麦等基本粮食可以很容易地由机器人完成，但采摘水果和蔬菜等作物，则需要更加“多才多艺”的机器人。以色列一家公司特维夫（Tevel）可以提供采收机器人服务。有需要的农民联系该公司，告诉他们面积和作物种类，公司会部署一组机器人进行采收。工作可以全天候不间断进行，收获速度更快，用工更少。特维夫公司表示，这项服务目前已在以色列展开，明年将在西班牙、美国和意大利开展试点项目。机器人自动化过程苗圃种植是很多人的爱好。在家里种植喜爱的作物，还能获得日常食用的蔬菜和水果。然而，定期管理和浇水相当费时费力，这就是机器人自动化过程发挥最大作用的地方。机器人自动化过程负责所有苗圃种植工作，包括定期浇水和成熟时采摘蔬菜或水果等。利用计算机视觉除草杂草是农民最大的敌人，现在可以用机器人来应对这一挑战。机器人沿作物向前移动，通过计算机视觉来区分杂草和农作物。识别出杂草后，它会伸出“手”来，将少量除草剂直接喷洒在杂草上。这也大幅降低了化学品的使用量。也有机器人使用激光消灭杂草，因此不需要用到化学物质。而且，一些除草机器人能使用太阳能电池板为其工作供电，而其他机器人则使用电池或柴油。目前，人们已经可以买到多种除草机器人。一些专为家庭花园而设计，这些小机器人就像家里的吸尘机器人；也有为更大的农场服务的大型机器人。光探测和测距机器人收集数据了解植物的状态和土壤状况与浇水一样重要。但正常的土壤或植物分析需要很多天，因为农民必须收集样本，再送交研究人员以获得分析结果。但在光探测和测距（LiDAR）机器人的帮助下，这一过程得以简化。这些机器人会收集有关植物健康、生理和应激反应的数据，并利用这些数据改善植物生长状况。摄影、绘图、监测无人机无人机对农业来说并不新鲜。自20世纪80年代以来，无人机被用来拍摄田野的航空照片。即使在以人工智能为动力的现代无人机首次亮相时，农业也是率先全面实施该技术的主要领域之一。如今，无人机被用于拍摄3D图像、绘制地图、进行作物监测等。自主农业机器人自主农业机器人是机器人技术在农业领域的最新发展。这些机器人具有各种各样的功能和非凡的技术，可以执行多种任务：人工降雨、除草、收割、监测环境并分析土壤情况。它可以处理端到端的农业过程，并用机器代替繁重的手工劳作。机器人辅助精确灌溉气候变化和水资源短缺是迫在眉睫需要解决的问题。节约用水是农业的核心，机器人辅助精确灌溉（RAPID）系统是一种针对特定植物来减少水浪费的解决方案。比如，美国加州大学研究人员研制出一个需要最少人力投入的RAPID系统，该系统使用一台机器来监测和调整连接到灌溉线的水源发射器。加州大学默塞德分校团队则开发了一个RAPID机器人系统来帮助葡萄酒生产者管理他们的水系统，并在整个葡萄园实施精确灌溉。分拣和包装机器人在农场作业中，分拣和包装也需要大量人工操作。因此，许多农业公司正在使用分拣和包装机器人来快速简化任务。借助协调能力和跟踪技术，这些机器人可以快速跟踪包装过程。机器人技术革命显然正在我们眼前发生，农业是全球最大的制造业，对机器人技术的需求巨大。《连线》杂志在报道中强调，虽然新冠疫情放慢了机器人应用的速度，但预计未来5年，全球农场会以超过工业市场的速度将机器人技术融入生产活动。据全球研究公司M&M估算，到2026年，机器人开支将从2021年的近50亿美元增加到120亿美元，农业机器人应用有望在未来几年达到新高度。}