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传统草莓种植遭遇AI挑战,“人机大战”百日后将见分晓,请看——
人工智能如何带“火”农业

发布日期:2020-07-30 10:13 [ ] 浏览次数:

 

7月20日清晨,全国劳动模范纪荣喜起了个大早,收拾行囊从江苏镇江赶往云南昆明。同他一起上飞机的,除了镇江市的几位草莓种植“高手”外,还有一大包农家肥和铲子等农具——这是他为参加第一届“多多农研科技大赛”决赛准备的“装备”。

7月22日,由中国农业大学和拼多多共同发起的第一届“多多农研科技大赛”决赛在昆明正式启动。自大赛启动招募开始,吸引了来自全球超过17支AI(人工智能)队伍,超过108人报名。经过激烈的初赛答辩及评审,最终,4支“AI队伍”进入决赛。与他们一起较量的,是纪荣喜劳模工作队、圣野浆果富民队、艳九天巾帼队、神农小队等4支由国内顶尖草莓农人组成的队伍。

在接下来4个月,54位选手将在位于昆明市富民县的国家高原云果产业园内开展高原草莓“人机”种植竞赛,探索“传统经验”与“人工智能”的结合之道,最终得到可复制的本土化数字农业解决方案。

 

 

资深农人带着“秘方”来参赛

 

记者在23日的比赛现场看到,8个全透明的独立温室内各有6条10米的基质槽用于种植草莓,目前草莓苗已全部定植完毕。

主办方介绍,为保持比赛的公平性,选手所使用的草莓均是由云南农业科学院统一提供的“章姬”品种。大赛提供标准版的基质、水肥,参赛团队也可根据自身需求调配,最终进行成本核算。

“农人队”的温室为传统钢架地栽温棚,配备定比施肥器、水泵、滴灌软管等基本设备。这些装备虽然平淡无奇,但顶尖农人们却各有“秘方”。

“我的秘诀很简单,就是在底肥里添加油渣,这样种出来的草莓更香甜。”纪荣喜说,江苏镇江有着三十多年的草莓种植历史,他本人从1984年起就开始种草莓。这次希望通过精细化管理和丰富农事经验,能够和“人工智能”一决高下。

由辽宁省第十三届人大代表马廷东牵头的“圣野浆果富民”队对比赛信心满满,队中有钻研草莓三十年的高级农艺师史功成。“在传统草莓种植过程中,农人的经验十分重要,需要对草莓进行长期、精细的照料,根据草莓所处的不同时期随时做调整。”史功成向记者解释,“比如现在,草莓植株定植成活后会长出较多的匍匐茎,要及时摘去,否则会消耗母株营养;有些刚长出来,藏在叶片下面很不起眼,用机器不一定能立刻发现。”史功成一边说着,一边从叶柄基部小心翼翼地摘掉一个很小的匍匐茎。

90后孙郁晴是一名“莓二代”,她是“艳九天巾帼”队的成员,在刚刚拿到美国东北大学研究生奖学金后,孙郁晴选择回到家乡,和母亲一起从事草莓种植行业。

“来之前,我们不知道现在技术已经这么先进了。以前我们也用过物联网技术,但传感器数据处理不准确,觉得还不如人工方便,就放弃了。希望借这次比赛,把草莓种植在经验的基础上再往前推一步,尤其看AI怎么把种植决策建立在精准的数据基础上,为我们公司日后的发展,提高工人的工作效率等做铺垫。”

 

 

构建人和AI协同发展的共生关系

 

和“传统组”相对是AI组的四个高大温室,里面设施相对比较复杂,配备了内遮阳、顶开窗、侧开窗、内循环通风、灌溉、施肥、水肥智能控制等系统。记者注意到,棚内完全看不到工作人员的身影,只有温度、湿度、光照等数值在电子显示屏上闪烁。

“我们的AI系统能读取温度、风速、辐射强度、相对湿度等38个生产环境参数。即便不在温室,也能远程调控通风窗、水肥等。”AI战队“智多莓”的队长程飚介绍,相比传统种植,人工智能种草莓在节省人力、精准调控上有显著优势。

这支来自云南本土的技术强队计划将近红外光谱分析技术应用在草莓生长上。这项技术此前被公安、化工领域成熟应用,常见于毒品、化工品的无损检测。

程飚介绍,原理在于将光谱变化同植株生长、病虫害对应,并通过15项环境参数、7项作物参数,建立起一套草莓PCSE生长模型,并由AI自动做出种植策略判断。

“用算法训练机器的同时,也希望可以训练农人,让其灵活掌握应用这套技术,让农民变成技术工人。”程飚说。

如何让人工智能、机器人学习到顶尖农人们的种植经验,进而优化生产管理过程,这始终是科学家们在此次比赛中关心的问题。

来自荷兰瓦赫宁根大学博士生闵钱曦是云南人,作为一支AI战队的成员,她希望探索将最前沿的技术在家乡落地。“下一代温室智能控制的模式将会是基于‘感知—传输—思考’的决策模式,通过双层算法单元让AI提供更优的解决办法。”她认为,人类的知识和经验,可以和AI共存,并且用更简单、更可持续方法为每个人提供优质美味的蔬果。

Cyberfarmer(网络莓农)队的代表林森有类似观点。他们在决赛中,将采用基于知识图谱的温室智慧管控决策方法。简单来说,就是输出一套草莓种植决策模型,并根据草莓生长参数和环境参数的反馈,训练AI进行自动控制。

“当前的人工智能,是大数据和深度学习为代表的弱人工智能,更高级形式则是碳智能和人机混合智能。”林森说,未来人和AI一定是协同发展、人机共生的关系。

 

 

探索可复制的数字科技应用范本

 

中国农业大学副校长龚元石表示,这次比赛的初衷,在于探索将国际最前沿的数字农业科技做本地化应用,形成一套可复制、可推广的模式与经验,并在中国各大农业产区落地。

在决赛中,各支队伍种出的草莓将经历严格评估:产量及品质、投入产出比、算法及种植策略的先进性等。

“多多农研科技大赛”组委会负责人兰克介绍,关键在于利用能源及农资最少,种出草莓品质最佳,效益最高。

南京农业大学教授倪军是一支本土AI队伍的队长,他认为利用多样性传感器及作物生长感知技术,可以有效减少化肥、农药用量,提升产量和品质。此前其团队已在大田粮食作物生产中的氮肥管理领域有成功经验。

“采用新技术的种植策略,肥料利用率可达到50%以上。”倪军表示,经过实地测算,亩省水70%、省肥50%左右,相当于每亩地节约了350元,而且还能省下400元的劳动成本。

“前端技术进步的一小步,可能会解决小农经营主体的众多难题,并带来更加稳定的农产品供应链。”拼多多副总裁陈秋说,希望通过这次比赛将新一代人工智能技术与农事生产结合,为中国众多的农产品产业带和小农户提供一种更低成本、易于操作的数字农业生产管理方法,并帮助他们获益。

今年55岁的纪荣喜也认为,农业生产中的人工智能应用是必然趋势。他在镇江的实验大棚里已用上了补光、补温、温湿度传感器以及水肥一体化设备。“我60岁可能就不种草莓了,将来谁来种?怎么种?这是个亟待解决的问题,如果人工智能能学习到几十年的种植经验,那是最好不过。”

目前,“人机大战”的序幕已经开启,120天后,草莓种植到底哪家强?让我们拭目以待。(本报记者 黄慧 韩啸 来源:农民日报)

来源:盐城市农业农村局
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