傳感器在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設中有哪些重要作用?
傳感器在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設中有哪些重要作用?
近年來,隨著智慧農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展,智能感知芯片、遠程控制系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用逐步拓寬。在監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣變化、畜禽舍環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測,收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量,有關土地的濕度、土壤氮磷鉀含量和pH值大小等方面的數(shù)據(jù),傳感技術正在精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中發(fā)揮著越來越重要的作用,從而實現(xiàn)科學監(jiān)測,合理種植,幫助農(nóng)業(yè)人抗災、減災,提高農(nóng)業(yè)綜合效益,促進了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉型升級。
以浙江托普儀器有限公司為例,其正在著手于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器產(chǎn)品的研發(fā)升級,旨在更好的解決基礎應用問題。譬如,托普儀器研發(fā)的新型土壤水分傳感器,不僅可以精確地采集土壤水分含量信息,還在探針制作過程中采取了不銹鋼特殊工藝處理,使埋在土里的傳感器更加經(jīng)久耐用(普通傳感器的探針埋在土里極易腐蝕生銹,無法正常工作)。功能各異的物聯(lián)網(wǎng)傳感器產(chǎn)品,使智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展在其根基上再進一步,基礎功能更加扎實,也更有保障。
人工智能的浪潮,終于席卷到了草莓
AI離人類,可以很遠,也可以很近。
藝術中,它是反烏托邦的未來,如新 游戲 《賽博朋克2077》描繪的一般,追蹤、芯片、植入,虛擬與現(xiàn)實對抗,機械與肉體互斥, 科技 替代真人行使無限權力。
現(xiàn)實中,它是從認知到產(chǎn)業(yè)的顛覆與重組。從阿爾法狗戰(zhàn)勝柯潔,Open AI 擊敗DOTA2職業(yè)玩家,到云計算普及、5G全面部署。
如今,AI又開始悄悄附身草莓,掀起一陣“智慧農(nóng)業(yè)”之風。
隔著屏幕看你長大
12月16日,“AI草莓”打了個勝仗。
產(chǎn)量平均值高于傳統(tǒng)農(nóng)人組196.32%,投入產(chǎn)出比平均值高出傳統(tǒng)農(nóng)人組75.51%。
一顆顆珠圓玉潤、紅彤彤的由AI制造的草莓,從一眾參賽者中脫穎而出,惹得眾人驚羨。
這是來自智多莓、CyberFarmer·HortiGraph等四支AI隊伍的成績。
在這場由拼多多聯(lián)手中國農(nóng)業(yè)大學主辦的“人工智能VS頂尖農(nóng)人”數(shù)字農(nóng)業(yè)種植競賽活動中,四支AI隊伍同四支新農(nóng)人隊伍一起,在 120 天的時間內(nèi),分別完成一批草莓的種植,并接受從口感、產(chǎn)量、投入產(chǎn)出比到商業(yè)價值的層層嚴苛“審判”。
與新農(nóng)人隊的“親力親為”截然不同,AI隊只能在阿姆斯特丹、北京、南京和昆明四地全程遠程進行操控。隊員們能看見的,只有一張屏幕。
那么AI隊究竟是怎么生產(chǎn)出奶香奶甜的草莓的呢?
“算”出 來的草莓
你造嗎?一顆多汁飽滿且柔軟的AI草莓,誕生于24小時無死角監(jiān)控。
坐標云南富民縣國家高原云果產(chǎn)業(yè)園。
4個種植大棚內(nèi),懸掛在支架上的攝像頭、種植槽上方的溫濕度監(jiān)控裝置、土壤里的傳感器等設備,正全副武裝,“虎視眈眈”地監(jiān)視著草莓的生長。
雖“毫無人氣”,但棚內(nèi)卻有溫度、濕度、光照等數(shù)字在電子屏幕不斷閃爍。
草莓啊草莓,你還想野蠻生長?
而且,為了種出完美的草莓,每只隊伍還構建了一個“AI種植大腦”。
從生長模型、種植決策到生長狀態(tài)識別,一個由多個算法組合成的“智能種植管控系統(tǒng)”,讓AI化身“專家”,對草莓進行著“從頭到腳”的審視。
當然,審視歸審視,拍板權還是要交給人類BOSS。 在拿到AI提供的溫度、光照、水肥等環(huán)境因素組合的大數(shù)據(jù)后,各團隊成員便以此為基準,調(diào)整水肥配比、灌溉方案甚至草莓生長模型,給出每周的種植策略,指導最終生產(chǎn)。
其中一位BOSS放出了“絕招 ”。這支由中國農(nóng)業(yè)科學院、中國農(nóng)業(yè)大學、國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程研究中心和比利時根特大學的青年科學家組成的CyberFarmer·HortiGraph隊,直接研發(fā)了一套基于知識圖譜和機器視覺的草莓智慧管控系統(tǒng),訓練AI進行自動控制。
這樣一套“開掛”的配置,成果也毋庸置疑。產(chǎn)量和投入產(chǎn)出比上,CyberFarmer·HortiGraph隊均領先眾人,它最終也獲得了AI組冠扮談慎軍。
除了冠軍隊外,其他幾只隊伍也分別拿出了各自的“殺手锏”。
滿足你的挑剔
一邊是AI組的遠程數(shù)字“狂歡”,一邊卻是新農(nóng)人組的“望洋興嘆”。
“不需要種植經(jīng)驗,不用人力,一畝產(chǎn)量卻是我們的三倍?!碧岬礁偁帉κ?,新農(nóng)人“紀榮喜勞模工作隊”隊長紀榮喜由衷感慨。
新農(nóng)人“艷九天巾幗隊”成員孫郁晴也表示:其實農(nóng)民種個草莓,真的很難。
孫郁晴每天花在草莓上的時間,至少12個小時。
早上6點,她便要起床去基地,開棚、除濕、觀察植株情況并拍照?!白畲蟮男脑?,就是早上能自動開棚,多睡一會兒。”
反觀AI組,不僅每天遠程操控的時長大約只有新農(nóng)人組的一半,而且相比播種、施肥、除蟲等繁雜的體力勞動,他們把大部分時間用在了“燒腦”。
你起床播種,他在睡覺。你播種了十小時,他開始起床思考。
你成本能不高嗎?
除了成本外,純?nèi)斯しN草莓還要面對病蟲害、極端天氣等風險。
因為草莓很嬌氣,喜溫暖,而溫室、大棚費用昂貴。農(nóng)民買不起棚子怎么辦?幾萬塊的塑料布拱棚頂上。
但塑料棚能伺候地好草莓“病嬌”嗎?于是廳敬漸漸地,灰霉病、白粉病、病毒病等“公主病”開始找上門來。
天氣不能預測,也是個令人頭疼的問題。2012年的干旱、2018年的雪災,都令孫郁晴的草莓損失慘重。
反觀草莓呢?不僅挑環(huán)境,還侍或挑人。
“通常,只有有多年經(jīng)驗的耕作者才能通過開花狀況判斷花期,從而準確施肥,”紀榮喜稱,“對種植者的專業(yè)素質要求很高,但人工智能卻能投其所好?!?/p>
而在大數(shù)據(jù)的監(jiān)控和“智囊團”的督導下,嬌弱的草莓往往能夠循規(guī)蹈矩地成長。
“相比人力,大數(shù)據(jù)的支撐能實現(xiàn)更精準的水肥、溫度和空氣濕度控制,從而促進植株的快速生長和開花掛果?!贝筚惣夹g支持專家、云南省農(nóng)科院研究員阮繼偉表示。
“我們其實也希望能引入一些AI技術的優(yōu)勢,” 孫郁晴稱,“比如把以后的病蟲害管理交給數(shù)據(jù)來檢測和處理,做到精準化管控。比如用自動控制節(jié)省人力。AI在生產(chǎn)方面確實具有一定好處?!?/p>
農(nóng)民失業(yè)?
“AI草莓”獲勝,預示著產(chǎn)業(yè)的新風向,也引發(fā)了一場全新的焦慮:農(nóng)民要失業(yè)了?
畢竟,人工智能“搶飯碗”已有先例。從高盛用AI替代600名人工股票交易員,到微軟以AI淘汰數(shù)十名新聞工作者,再到無人駕駛、無人銷售等。“AI員工”似乎在以迅雷不及掩耳之勢,搶占職位先機。
莫非農(nóng)業(yè)也難逃此劫?
讓我們先來看一組數(shù)據(jù)。國家統(tǒng)計局網(wǎng)站數(shù)據(jù)顯示,按照第六次全國人口普查結果,農(nóng)村16歲及以上勞動年齡人口數(shù)約為5.12億人,其中從事農(nóng)業(yè)勞動力數(shù)僅2.79億人。 也就是說,有45%的農(nóng)村勞動力流失。
中國農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院長江學者李兆亮認為, 在未來,農(nóng)業(yè)勞動力將繼續(xù)減少。 “現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)勞動力比例是28%,未來的30年,我相信會下到5%左右?!?/p>
不得不承認,早出晚歸、透支體力的農(nóng)耕工作,已經(jīng)留不住農(nóng)村的絕大部分年輕人。
“AI其實是在一定程度上彌補農(nóng)業(yè)人力的缺口,將種植專家和農(nóng)民解放出來?!?/p>
云南農(nóng)業(yè)科學院的草莓專家阮繼偉稱。
而對于目前辛勤耕作的農(nóng)民伯伯們,AI的普及也提供了一條職業(yè)轉型之路。
“用算法訓練機器的同時,也希望可以訓練農(nóng)人,讓其靈活掌握應用這套技術,讓農(nóng)民變成技術工人。” “智多莓”隊隊長程飚表示。
目前,已有針對AI機器操作的相關培訓在市面上展開。 農(nóng)民的技術能力、工作效率有望得到提升,從“人力”向“人才”的轉變正在實現(xiàn)。
不過專家也表示, 要完全實現(xiàn)“輕松搞農(nóng)業(yè)”,還要依賴技術的新一輪革新。
“現(xiàn)在的AI技術仍具有局限性,播種、采摘過程仍需人工介入?!?CyberFarmer·HortiGraph隊成員林森稱,“隨著搖臂采摘等機器人普及,未來有望實現(xiàn)全程無人化。”
對于“智慧農(nóng)業(yè)”的前景,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點實驗室主任、西北農(nóng)林 科技 大學教授何東健表達了信心?!霸龠^ 10 年,在某些領域一定會實現(xiàn)無人農(nóng)場、無人牧場,以及高端的植物工廠?!?/p>
目前,各組獲勝的AI隊伍正在聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)日大學等學術機構,將農(nóng)業(yè)專家的判斷和思維轉化為算法,力圖將這些經(jīng)驗標準化,以便推廣應用于更多的農(nóng)業(yè)領域。 新 科技 投入商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn),已經(jīng)在路上。
“中國的農(nóng)業(yè)是真正的大海,但尚缺標準化的種植和管理?!逼炊喽喔笨偛藐惽锉硎?,“我們希望吸引更多更多高 科技 的人才來投資農(nóng)業(yè),為農(nóng)產(chǎn)品帶來更高的附加值,為農(nóng)業(yè)種植者們帶來真金白銀,并推動中國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展?!?/p>
“這次比賽,對于智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展,將起到一個里程碑式的作用。數(shù)字技術的引進,對農(nóng)業(yè)農(nóng)村變革意味著重大機遇?!敝袊こ淘涸菏口w春江稱。
可以預見的是,“智慧農(nóng)業(yè)”不僅限于草莓,還會滲透進生活的方方面面。而這不僅是一場漫長的 科技 探索 ,更是一場生產(chǎn)方式的變革、一輪產(chǎn)業(yè)結構顛覆與重組的新浪潮。
草莓,別怕AI,你要乖乖長大哦。