2020-10-16 17:09:52
10月15日，經(jīng)過近三個月的角逐，國內(nèi)首屆草莓AI種植大賽的第一賽季結(jié)束，人工智能隊整體領(lǐng)先頂尖農(nóng)人隊。
7月20日，在聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織指導下，由中國農(nóng)業(yè)大學和拼多多聯(lián)合舉辦的第一屆“多多農(nóng)研科技大賽”在云南昆明啟動，4支來自全球的AI隊伍、4支來自中國草莓種植強縣的頂尖農(nóng)人隊伍，展開為期120天的高原草莓種植挑戰(zhàn)賽。
如今比賽過半，第一季草莓迎來豐產(chǎn)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示：AI隊和頂尖農(nóng)人隊的草莓含糖量等指標持平，但AI隊在產(chǎn)量上全面領(lǐng)先，平均超過頂尖農(nóng)人隊175%以上。
同時，AI隊的“算法種地”也有了階段性成果——聚類算法、圖像識別算法、碰撞算法、多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等近20種算法齊聚，有望為國內(nèi)草莓種植探索出“智慧插件”，實現(xiàn)一鍵式最優(yōu)種植。
“這次是‘人機競賽’，但也要探索人機協(xié)同，將人工經(jīng)驗數(shù)據(jù)化，為產(chǎn)區(qū)提供參考模型。”多多農(nóng)研大賽組委會負責人蘭克說，目前數(shù)據(jù)并不代表最終結(jié)果，更希望AI隊伍和頂尖農(nóng)人隊伍，能夠摸索出一套幫助中小種植者提升效益的最優(yōu)解決方案。
AI隊伍多項指標領(lǐng)先 云南草莓產(chǎn)季提前60天
9月開始的第一個產(chǎn)季中，4支AI隊伍和4支頂尖農(nóng)人隊伍，在草莓產(chǎn)出上已經(jīng)出現(xiàn)了差異。
根據(jù)大賽技術(shù)支持方，云南省農(nóng)業(yè)科學院的專家團隊測定數(shù)據(jù)顯示，在成熟周期內(nèi)果實數(shù)量對比上，智多莓、AiCU、NJAI.莓、CyberFarmer.HortiGraph四支AI隊全面領(lǐng)先，整體均值超過頂尖農(nóng)人隊175%以上。
而在平均果重指標上，CyberFarmer.HortiGraph、NJAI.莓、智多莓3支AI隊伍均處于領(lǐng)先水平。這其中，紀榮喜勞模工作隊成為唯一一支超過AI的頂尖農(nóng)人隊。
在云南省農(nóng)業(yè)科學院研究員阮繼偉博士眼中，比賽的8支隊伍“各顯神通”，很快適應(yīng)了高原氣候下的草莓種植作業(yè)，成功將云南草莓產(chǎn)季提前了60天以上。
“長江中下游草莓剛開始栽種時，大賽的第一季草莓已經(jīng)豐收，僅此一項便能填補云南夏秋鮮食草莓消費的空白。” 阮繼偉說道。為了支持比賽，云南省農(nóng)業(yè)科學院專家團隊還提供了自主研發(fā)的種苗催花和鮮果綠色高效生產(chǎn)2項國家技術(shù)發(fā)明專利支持。
就在7月20日開始的決賽中，頂尖農(nóng)人隊伍也用上了各自的“絕招”，嘗試與AI一爭高下。來自江蘇的全國勞動模范紀容喜，從家鄉(xiāng)背來了油渣“秘方”作為底肥；艷九天巾幗隊的孫郁晴和王琪通過調(diào)節(jié)水質(zhì)酸堿度，促進草莓植株的鐵元素吸收。
“一開始我們農(nóng)人隊對于田間管理還是很有自信的，像人工對水肥、病蟲害管理會更加及時，有一株草莓出問題都能及時解決。”孫郁晴說，這兩個月下來，她們深刻認識到了農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)化的重要性——當頂尖農(nóng)人隊在田間澆水、施肥時，旁邊的AI組只需要對模型和反饋參數(shù)進行調(diào)整，溫室的通風窗、施肥系統(tǒng)會進行自動調(diào)整，實現(xiàn)了“一身輕松搞農(nóng)業(yè)”。
接下來的第二個產(chǎn)季中，孫郁晴和隊友們計劃收集分析溫室內(nèi)pH值、溫濕度等數(shù)據(jù)，對灌溉施肥進行更精細化控制，以提高單位面積產(chǎn)出和效益。
阮繼偉博士分析說，在第一個產(chǎn)季中，各AI隊伍已逐漸熟悉大賽自動化作業(yè)平臺，并且通過數(shù)據(jù)分析、算法策略制定了更加精細化的水肥管理方案，在產(chǎn)量上有著不錯的成績。“接下來更需要關(guān)注第二個產(chǎn)季的數(shù)據(jù)，頂尖農(nóng)人組在產(chǎn)量上也有可能后發(fā)制人。”
多種算法下地，打造“一鍵種植”智慧插件
比賽的兩個月中，AI隊伍也在探索通過新技術(shù)，幫農(nóng)人實現(xiàn)“一鍵種植”。
在4個獨立的AI溫室里，應(yīng)用了荷蘭騎士（Ridder）集團的智能化環(huán)境控制計算機及水肥一體化系統(tǒng)，其集成超過50套傳感器，可實時讀取溫濕度、光照強度值、二氧化碳濃度等45條生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件對超過30條灌溉、通風參數(shù)進行自動化控制。
40余位來自不同學科、不同領(lǐng)域的青年科學家，將通過競賽專用的API接口，挑戰(zhàn)利用創(chuàng)新算法完善各自的AI模型，用人工智能實現(xiàn)“無人值守”的草莓種植。
“通過聚類算法、圖像識別算法、碰撞算法等多種策略，我們在探索訓練一套更聰敏的AI模型。它就好比醫(yī)生，對草莓生長、環(huán)境情況進行‘問診’，自動進行精細化的控制。”智多莓隊長程飆介紹說，AI農(nóng)業(yè)一定不是昂貴的實驗室技術(shù)，他們希望通過比賽探索出真正應(yīng)用到云南本土的解決方案，為小農(nóng)戶提供高性價比解決方案。
目前，這支由11位來自中國科學院自動化研究所、昆明市農(nóng)科院等專家組成的團隊，正在嘗試將決賽中摸索出的階段性成果，在昆明周邊種植草莓的家庭農(nóng)場、合作社之中做部署實驗。
來自CyberFarmer.HortiGraph聯(lián)隊的林森、鄭建峰兩位博士隊長，則嘗試運用超過9種算法，把人工智能技術(shù)、專家經(jīng)驗、模型系統(tǒng)進行融合，建成一套標準化的草莓種植智慧決策系統(tǒng)。
“像植物生長狀態(tài)識別、病蟲害預(yù)警等已得到驗證的技術(shù)，這次我們也應(yīng)用到了昆明的草莓種植中。”林森指著比賽溫室內(nèi)的小型攝像頭說，通過圖像掃描識別的方式，可以判定植物生長狀態(tài)以及是否有病蟲害，并由AI進行智能管理。
AiCU隊代表、荷蘭瓦赫寧根大學碩士趙星是云南昆明人，今年因為疫情原因一直未能回國，但他和團隊通過算法，在萬里之外控制著家鄉(xiāng)草莓的生長。
“昆明的氣候相比于荷蘭得天獨厚，自然環(huán)境已適合草莓基本生長，我們算法中擅長的溫度、光照等精確能耗計算沒有了用武之地。”趙星說，他們希望未來可以做出幫助農(nóng)人們打造出一套可以正確決策水肥的算法，更“聰明省力”地種地。
多多農(nóng)研科技大賽評委、中國農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院教授李道亮認為，新一代的農(nóng)民，和上一代農(nóng)民已有很大差別，新的生產(chǎn)方式必然要顛覆傳統(tǒng)作業(yè)模式，“像這次草莓挑戰(zhàn)賽中，就要通過智能系統(tǒng)把作物規(guī)律挖出來學習，探索實現(xiàn)智能識別、智能學習、智能決策、智能作業(yè)，這也是未來無人農(nóng)業(yè)的核心。”
幫助新農(nóng)民從“賣得好”到“種得好”，也是比賽主辦方拼多多的一項長期探索。多多農(nóng)研大賽組委會負責人蘭克認為，此次比賽雖然是“人機競賽”，但將產(chǎn)出一批很有價值的“人機協(xié)同”種植方案，并輸出到更多產(chǎn)區(qū)。
當前，拼多多仍在加快向農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游的研發(fā)和投入。如通過與江蘇省淡水水產(chǎn)研究所的合作，拼多多為長三角大閘蟹產(chǎn)區(qū)制定更適合電商平臺的螃蟹銷售與生產(chǎn)標準。同時，拼多多還在與新加坡科學技術(shù)研究署合作，研發(fā)一種經(jīng)濟有效的食品污染檢測方法。
“我們愿意去做大量的重投入，深度的創(chuàng)新，愿意扎扎實實地改造我們的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，改變流通。”在這家年輕平臺的五周年慶上，拼多多董事長黃崢如是說。作者：余向東
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