傳感器在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中有哪些重要作用？

近年來，隨著智慧農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，智能感知芯片、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)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(fēng)力、大氣、降雨量，有關(guān)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(shù)正在精準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)科學(xué)監(jiān)測，合理種植，幫助農(nóng)業(yè)人抗災(zāi)、減災(zāi)，提高農(nóng)業(yè)綜合效益，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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(jí)，旨在更好的解決基礎(chǔ)應(yīng)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(jìn)一步，基礎(chǔ)功能更加扎實(shí)，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(yuǎn)，也可以很近。

藝術(shù)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(shí)對(duì)抗，機(jī)械與肉體互斥， 科技 替代真人行使無限權(quán)力。

現(xiàn)實(shí)中，它是從認(rèn)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(jì)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(fēng)。

隔著屏幕看你長大

12月16日，“AI草莓”打了個(gè)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(duì)伍的成績。

在這場由拼多多聯(lián)手中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(dòng)中，四支AI隊(duì)伍同四支新農(nóng)人隊(duì)伍一起，在 120 天的時(shí)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(jià)值的層層嚴(yán)苛“審判”。

與新農(nóng)人隊(duì)的“親力親為”截然不同，AI隊(duì)只能在阿姆斯特丹、北京、南京和昆明四地全程遠(yuǎn)程進(jìn)行操控。隊(duì)員們能看見的，只有一張屏幕。

那么AI隊(duì)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(shí)無死角監(jiān)控。

坐標(biāo)云南富民縣國家高原云果產(chǎn)業(yè)園。

4個(gè)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(shè)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(duì)伍還構(gòu)建了一個(gè)“AI種植大腦”。

從生長模型、種植決策到生長狀態(tài)識(shí)別，一個(gè)由多個(gè)算法組合成的“智能種植管控系統(tǒng)”，讓AI化身“專家”，對(duì)草莓進(jìn)行著“從頭到腳”的審視。

當(dāng)然，審視歸審視，拍板權(quán)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(tuán)隊(duì)成員便以此為基準(zhǔn)，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(dǎo)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(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程研究中心和比利時(shí)根特大學(xué)的青年科學(xué)家組成的CyberFarmer·HortiGraph隊(duì)，直接研發(fā)了一套基于知識(shí)圖譜和機(jī)器視覺的草莓智慧管控系統(tǒng)，訓(xùn)練AI進(jìn)行自動(dòng)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(duì)均領(lǐng)先眾人，它最終也獲得了AI組冠扮談慎軍。

除了冠軍隊(duì)外，其他幾只隊(duì)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(yuǎn)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(yàn)，不用人力，一畝產(chǎn)量卻是我們的三倍?！碧岬礁偁帉?duì)手，新農(nóng)人“紀(jì)榮喜勞模工作隊(duì)”隊(duì)長紀(jì)榮喜由衷感慨。

新農(nóng)人“艷九天巾幗隊(duì)”成員孫郁晴也表示：其實(shí)農(nóng)民種個(gè)草莓，真的很難。

孫郁晴每天花在草莓上的時(shí)間，至少12個(gè)小時(shí)。

早上6點(diǎn)，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(dòng)開棚，多睡一會(huì)兒。”

反觀AI組，不僅每天遠(yuǎn)程操控的時(shí)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(dòng)，他們把大部分時(shí)間用在了“燒腦”。

你起床播種，他在睡覺。你播種了十小時(shí)，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(duì)病蟲害、極端天氣等風(fēng)險(xiǎn)。

因?yàn)椴葺軏蓺?，喜溫暖，而溫室、大棚費(fèi)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(yù)測，也是個(gè)令人頭疼的問題。2012年的干旱、2018年的雪災(zāi)，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(yàn)的耕作者才能通過開花狀況判斷花期，從而準(zhǔn)確施肥，”紀(jì)榮喜稱，“對(duì)種植者的專業(yè)素質(zhì)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(tuán)”的督導(dǎo)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(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的水肥、溫度和空氣濕度控制，從而促進(jìn)植株的快速生長和開花掛果。”大賽技術(shù)支持專家、云南省農(nóng)科院研究員阮繼偉表示。

“我們其實(shí)也希望能引入一些AI技術(shù)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(zhǔn)化管控。比如用自動(dòng)控制節(jié)省人力。AI在生產(chǎn)方面確實(shí)具有一定好處?！?/p>

農(nóng)民失業(yè)？

“AI草莓”獲勝，預(yù)示著產(chǎn)業(yè)的新風(fēng)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?！癆I員工”似乎在以迅雷不及掩耳之勢，搶占職位先機(jī)。

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(jì)局網(wǎng)站數(shù)據(jù)顯示，按照第六次全國人口普查結(jié)果，農(nóng)村16歲及以上勞動(dòng)年齡人口數(shù)約為5.12億人，其中從事農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力數(shù)僅2.79億人。 也就是說，有45%的農(nóng)村勞動(dòng)力流失。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院長江學(xué)者李兆亮認(rèn)為， 在未來，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力將繼續(xù)減少。 “現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力比例是28%，未來的30年，我相信會(huì)下到5%左右?！?/p>

不得不承認(rèn)，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(shí)是在一定程度上彌補(bǔ)農(nóng)業(yè)人力的缺口，將種植專家和農(nóng)民解放出來。”

云南農(nóng)業(yè)科學(xué)院的草莓專家阮繼偉稱。

而對(duì)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(zhuǎn)型之路。

“用算法訓(xùn)練機(jī)器的同時(shí)，也希望可以訓(xùn)練農(nóng)人，讓其靈活掌握應(yīng)用這套技術(shù)，讓農(nóng)民變成技術(shù)工人?！?“智多莓”隊(duì)隊(duì)長程飚表示。

目前，已有針對(duì)AI機(jī)器操作的相關(guān)培訓(xùn)在市面上展開。 農(nóng)民的技術(shù)能力、工作效率有望得到提升，從“人力”向“人才”的轉(zhuǎn)變正在實(shí)現(xiàn)。

不過專家也表示， 要完全實(shí)現(xiàn)“輕松搞農(nóng)業(yè)”，還要依賴技術(shù)的新一輪革新。

“現(xiàn)在的AI技術(shù)仍具有局限性，播種、采摘過程仍需人工介入?！?CyberFarmer·HortiGraph隊(duì)成員林森稱，“隨著搖臂采摘等機(jī)器人普及，未來有望實(shí)現(xiàn)全程無人化?！?/p>

對(duì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、西北農(nóng)林 科技 大學(xué)教授何東健表達(dá)了信心?！霸龠^ 10 年，在某些領(lǐng)域一定會(huì)實(shí)現(xiàn)無人農(nóng)場、無人牧場，以及高端的植物工廠。”

目前，各組獲勝的AI隊(duì)伍正在聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)日大學(xué)等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，將農(nóng)業(yè)專家的判斷和思維轉(zhuǎn)化為算法，力圖將這些經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化，以便推廣應(yīng)用于更多的農(nóng)業(yè)領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)化的種植和管理?！逼炊喽喔笨偛藐惽锉硎荆拔覀兿Ｍ喔喔?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(dòng)中國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。”

“這次比賽，對(duì)于智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，將起到一個(gè)里程碑式的作用。數(shù)字技術(shù)的引進(jìn)，對(duì)農(nóng)業(yè)農(nóng)村變革意味著重大機(jī)遇?！敝袊こ淘涸菏口w春江稱。

可以預(yù)見的是，“智慧農(nóng)業(yè)”不僅限于草莓，還會(huì)滲透進(jìn)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(jié)構(gòu)顛覆與重組的新浪潮。

草莓，別怕AI，你要乖乖長大哦。