新闻  |   论坛  |   博客  |   在线研讨会
农业版“人机大战”来了!从“一颗草莓”看中国智慧农业的未来
深科技 | 2020-07-30 19:33:55    阅读:39   发布文章

“他们面朝黄土背朝天,靠山吃山,靠水吃水......”


当地时间凌晨 5 点,远在 8000 多公里外的荷兰,闵钱希曦通过远程视频向中国国内数百名 “特殊听众” 讲述着她对传统农业生产者的认知。无疑,这也是大多数人对农业生产者的固有印象。


尽管通过这种 “粗放” 的方式,中国用不到世界上 10% 的土地资源养活了世界上 20% 的人口,但如今供给与需求矛盾正变得愈发明显,依然面临着严峻的挑战。


“美国仅仅用 1% 的劳动力就可以创造出相当于中国 77% 的粮食产量,中国从事农业劳动的人口有 1.9 亿,但其中大部分是老人。” 西北农林科技大学教授、农业农村部农业物联网重点实验室主任何东健认为,当前国内农业劳动生产率低,资源短缺且利用率低,农业从业人口老龄化问题严重。不可否认,我国农业已经进入了传统农业向现代农业转变的关键时期,有效提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率以及保障农产品的有效供给是农业发展的头等大事。




如今,智慧农业已成为当今世界现代农业发展的大趋势,将人工智能(AI)、物联网(IoT)、大数据(Big data)等技术与农业生产结合,可以因时、因地、因人地促进农业生产,更精细化地配置农业生产资源,填补农业劳动力的未来缺口。


但是,由于投资大、回报周期长、产业链长、经验门槛高、人力投入多、形式规模多样和受地域气候影响大等原因,相较于其他行业,农业的数字科技注入程度还远远不足;而且与欧美发达国家相比,中国的数字农业还处于初级阶段,从事农业生产的高科技人才也非常缺乏。


此外,中国国内在智能决策模型和算法上,特别是在质量、成本和效益的平衡上,依然缺乏可以大面积推广的技术和应用模式。尽管一些国外的农业生产公司已经根据光照、温湿度、肥力等长周期植物生长监测数据为草莓、西红柿、谷物等建立了生产模型,但 “产自” 国外的生长模型并不适用于国内不同气候、不同地区、不同海拔等复杂多样的生长环境


因此,自主研发低成本、可迁移的数字化解决方案,是中国农业科技人才的当务之急。


一颗草莓的 “故事”


闵钱希曦是一名土生土长的云南人,目前为荷兰瓦赫宁根大学的在读博士生,她所在的团队 AiCU 正在参加由拼多多和中国农业大学联合发起、联合国粮农组织指导的首届 “多多农研科技大赛”,这是国内首个由互联网公司推动的跨学科、跨行业的数字农业研究与应用大赛。




作为此次 “多多农研科技大赛” 的推动者和主办方之一,拼多多从成立之初,就不断努力让农产品通过 “拼” 的模式大规模上行,在农产品 “卖得好” 的基础上,也希望帮助农民 “种得更好”。


拼多多副总裁陈秋表示,“对于拼多多而言,这不仅仅是一次比赛,也是一个具有长期战略价值的系统性工程。”


对于此次大赛,中国农业大学副校长龚元石给出了很高的评价和期待,“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。”


通过与国内顶尖农人为期 120 天的交流与比拼,闵钱希曦及其团队最终会提交一份比赛总结及在云南落地智慧种植草莓的建议书,在 “大国小农” 背景下探索低成本、本土化的数字农业解决方案。


经过远程初赛的激烈角逐,AiCU、智多莓、NJAI.莓和 CyberFarmer.HortiGraph 4 支 AI 队伍脱颖而出,已与纪荣喜劳模工作队、圣野浆果富民队、艳九天巾帼队和神农小队 4 支顶尖农人队伍齐聚云南昆明,在接下来的 120 天里进行高原草莓 “人机” 种植竞赛,将 “劳模经验” 与 “人工智能” 相结合,探索出更加本土化的数字农业解决方案。



NJAI.莓队队长、南京农业大学教授倪军表示,随着城镇化的不断推进和人口老龄化的持续加速,我国的农业生产效率依然不稳定,如今超过 70 岁以上的农业人口占比已经达到了 72%。此外,我国农田比较分散,50 亩以下大小的农田占 80%,农业生产依然以粗放型为主,农民大量使用农****,付出了沉重的代价。


NJAI.莓队由南京农业大学、江苏省科学院的博士、博士生导师,以及整个江苏的龙头企业公司组成。他们利用多样性传感器及作物生长感知技术,有效减少了化肥、农****用量,并提升了作物的产量和品质。经过实地测算,每亩省水 70%、省肥 50% 左右,相当于每亩地节约 350 元,还能省下 400 元的劳动成本。“产前、产中和产后的农产品信息都不能缺少,只有这样,未来农业才是高效、生态、绿色和可持续的农业。我们希望在未来的智慧农业中,机器可以完成繁杂的人工操作,农民躺在沙滩上点点手机,就能实现收益。”


“在实际农业生产中,只要帮助农民解决一些实际的小问题,对于品质和产量就会有很大提升。 程飚是智多莓队的队长,在他看来,智慧农业一定是未来的趋势,但当前依然存在劳动力不足和技能不足的问题。“我们在昆明面临的现状是,专家资源有限,但种植的问题无限。一个专家没有办法很好的去满足每个环节的需求,比如专家往返就需要 2 天,很快一周时间就过了,但这一周只能照顾一个乡民。”


智多莓队是一支来自云南的本土队伍,分别由中科院自动化所、昆明农科院、云南农业工程研究设计院的专家和工程师们组成。据程飚介绍,他们计划将近红外光谱分析技术应用在草莓生长上,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 自动作出种植策略判断。同时,他也希望,农人在用算法训练机器的同时,自身也可以从中受益,灵活掌握应用技术,“变身” 技术工人。


如果没有这次大赛,我们不会有这样的紧迫感和压力感,把它变成一个可推广的产品;如果没有这个大赛,只是点到为止和个人的兴趣。因为这次大赛,大家在一起激烈地争执,认真地探讨很多细节问题。” 程飚说。




CyberFarmer.HortiGraph 由中国农业大学、比利时根特大学、中国农科院、国家农业智慧装备工程研究中心者混组。他们结合 AI 和智慧农业的现状,将专家经验、知识图谱和 AI 算法结合,提出了 “人机共舞” 的新模式,他们将采用基于知识图谱的温室智慧管控决策方法,即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。


作为 CyberFarmer.HortiGraph 的代表,林森认为,“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,人工智能的更高形式应该人机混合智能,人工智能时代是 ‘人机共生’ 的时代,人类并不会被机器替代。”


此外,林森也展示了授粉机器人、采摘机器人、喷****机器人、路轨两用运输机器人、智慧管控语音服务机器人和园区巡检机器人等在温室中的应用。“机器可以通过分析专家经验学习人的行为,也可以针对我们给出的指令做出自主思考。”


AiCU 是初赛的第一名,闵钱希曦及其团队认为,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。“人类的知识和经验,可以和 AI 共存,并且用更简单、更可持续的方法为每个人提供优质美味的蔬果。”


闵钱希曦认为,感知阶段仍然需要人来完成,借助温室内的传感器来获取数据,通过观察病虫害、天气情况从而给出决策;在传输阶段,将传感器从不同来源收集的不同类型的数据,整合到平台或云服务中,进行数据分析和应用;在思考阶段,结合专家经验和 AI 算法,通过条件控制算法和机器学习决策做出短期和长期决策调控。“由于疫情的原因,整个比赛期间我们都会在荷兰,这将是一个很好的无人农场自动化操作的实践。”




面对当前农业存在的问题与挑战,顶尖农人也同样认为,智慧农业是当今世界现代农业发展的大势所趋,并且在实际生产中也用上了智能化设备。圣野浆果富民队队长马廷东表示,他们已经在东港安装了自动控制系统,取代了原来人工操作,大大减少了人工干预。“但就目前技术水准来看,AI 大规模取代农民尚需时间。”


“之前流传的 ‘美国农场平均每一个农业劳动力可以耕地 450 英亩、照料 6-7 万只鸡、5000 头牛、生产谷物 10 万千克以上以及生产肉类 1 万千克左右、养活 98 个美国人和 34 个外国人’ 的说法,将来也会在中国实现。” 纪荣喜劳模工作队队长纪荣喜说。


尽管看好智慧农业的未来前景,但对于此次比赛而言,艳九天巾帼队队长、“草莓皇后” 沈海燕依然自信满满,“如果产出相同的产量,而我们的成本更低,这就是一种胜利,因为农民必须要考虑成本的投入。” 此外,她也表示,这是一个从成本、产量和品质等层面进行全面对比的机会,这次大赛有着很大的社会意义。


拼多多副总裁陈秋表示,这次比赛对于拼多多来说仅仅是一个起点,希望全世界的好手们,能够将新一代 AI 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。


我们希望,通过这些青年科学家和顶尖新农人的切磋与交流,能够探索出一条将人工智能与农业生产有效结合的道路,切实摸索出一批能在小农生产模式下,有效解决实际问题的可行性方案,从而提高农产品的生产品质和经营效益,为中国农业的现代化发展作出一点小小的贡献。”


如今,拼多多正致力于探索数字农业的底层研发,但不会售卖任何解决方案,“不赚农民的钱,而是帮农民多赚钱”,这是核心立意。


拼多多不考虑短期商业回报,而是注重长远战略价值。


“我们起家于农业、立命于农业”


近年来,拼多多不仅致力于让农民 “种得好”,也在努力让农民 “卖得好”。


今年 2 月,拼多多上线 “抗疫开拼、爱心助农” 专区,并紧急开通 “滞销农货反馈通道”,在全国范围内覆盖包括 230 多个国家级贫困县在内的近 400 个农产区;3 月,拼多多上线首届 “春耕节”,联合数十家农资品牌,通过 “生产线直送田间” 的网络直供模式,补贴生产物资入村下乡,补贴金额高达 3 亿元资金;此外,直播带货也成为了拼多多为农民扶贫、增收的新方式,多位县长、市长、校长和院士纷纷在拼多多直播间 “带货”。通过以上方式,拼多多真正为农民实现了脱贫和增收。




“我们起家于农业、立命于农业。” 陈秋表示,作为中国农业发展的受益者,拼多多自创立至今,始终专注于通过应用新模式和新技术来提升农产品的流通效率,并在生产端进行积极探索,通过 “农地云拼” 的模式,推动农产品的大规模上行。


据拼多多官方数据显示,作为中国最大的农产品上行平台,截止今年第一季度,拼多多年度活跃买家数多达 6.28 亿,平台每天的实物订单包裹数超过了 6500 万单,这其中很多为农产品和农副产品订单。


拼多多在 2019 年的农产品和农副产品成交额超过了1364亿元,在这个基础上依然保持着 100% 以上的同比增长。截至 2019 年底,拼多多平台的涉农活跃商家数量是 58.6 万家。2020 年第一季度,平台新增涉农商家数超过了 27 万家,这个增量规模比 2019 年全年的新增规模还要大。


“预计 2020 年,我们平台的农产品和农副产品的成交额至少会达到 2500 亿元。” 对于此般成绩,陈秋表示,他们将持续加大在农业领域的资金和技术投入,让农户有利益、有钱赚,用科技给农产品生产者带来真金白银的提升。


对于拼多多而言,探索 “小农生产者 + 数字农业” 的解决化方案,既是平台的长远战略,也是社会责任。“前端技术进步的一小步,有可能会重塑从生产到流通的全产业链条,从而为农产品带来更多的附加值,为规模庞大的农业种植者们带来更多收入。” 陈秋说。


长远来看,积极推动智慧农业的拼多多,一方面完成了流通链路的数字化,另一方面深入上游探索生产种植的数字化提升,构建起一套生产数据、消费数据、流通链条等在内的数字农业中台,通过一系列项目试水打通从流通到生产的数字化链条,帮助中国各大农业产业带进入次世代的 “精细化生产 + 流通” 的模式。


同时,拼多多也将受益于智慧农业的发展,新技术、新模式可以促进农产品降本、提质和增收,可以使拼多多更好地服务农业生产者和实际消费者,从而打造一个更加优质的、更加可持续的智慧农业生态圈。


“身上有土,腿上有泥” 的科技公司


在大多数人的印象中,拼多多是一个 “身上有土,腿上有泥” 的电商平台,但事实上,拼多多也是一个由技术驱动的高科技公司。


近年来,拼多多始终致力于通过新技术、新模式为消费者提供更好的服务。与传统的货架式、搜索式电商的 “人找货” 模式相比,作为一个新型电商平台,拼多多创造性地提出了 “货找人” 模式,即通过 “分布式 AI” 算法为消费者智能化推荐产品。消费者在发起邀请、与朋友、家人、邻居等拼单成功后,能以更低的价格买到优质商品;而拼多多也通过拼单了解消费者,通过机器算法进行更加精准的推荐和匹配。


同时,通过拼单产生的社交分享数据,可以作为完善用户画像的更好补充,用户也因此可以重新获得对决策的主导权。


此外,分布式 AI 还能根据用户的行为数据不断地演进,每一个节点在不断地优化自身的同时,也在提升整个网络的效率,通过高效、安全的方式,为不同的消费群打造符合其自身喜好的定制化产品。


拼多多首席执行官陈磊认为,电商平台要做的就是商品与人需求的匹配,匹配得越精准,创造的竞争环境越健康、越高效,消费者的需求就能被更好地满足。


拼多多创始人黄峥此前也表示,“公司将持续大幅增加技术投入,运用基于分布式人工智能架构的深度学习模型,持续提升产品及推广推荐的精准度。目前,拼多多正和世界各地科研机构合作,以提升公司在分布式人工智能领域的技术能力,我本人将直接领导相关工作。”


从骨子里,从基因里,拼多多就是一家 AI 公司,是一家十分 “接地气” 的科技公司。如今,对拼多多而言,他们将继续通过不断的算法优化为消费者提供更好的服务,为消费者带来更好的体验。


*博客内容为网友个人发布,仅代表博主个人观点,如有侵权请联系工作人员删除。

参与讨论
登录后参与讨论
推荐文章
最近访客