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“黑科技”如何种草莓


林森团队在山东省寿光市全国蔬菜质量标准中心智慧农业科技园合影


AiCU团队种植的草莓

    本报记者 李吒 姚程程  文/图

    由中国农业大学和拼多多联合举办的首届多多农研科技大赛7月22日在昆明拉开帷幕。在位于富民县的国家高原云果产业园里,4支人工智能队伍与4支农人队伍,开始了为期120余天的草莓种植比赛。专注于设施农业智慧管控的科学家们虽未亲临现场,但通过人工智能,他们不断寻找着草莓种植的最优策略,探索着温室无人化管控技术,让人眼界大开。

    为什么要用人工智能种草莓?

    10月29日,在富民县国家高原云果产业园的种植大棚中,有一个棚里草莓苗长得正壮、花开得正好、果结得正香。这是人工智能队伍——AiCU队的种植大棚,而种植草莓的7个人,都在遥远的荷兰。

    AiCU队的7位参赛队员个个都是智慧农业专家,他们分别毕业于荷兰瓦赫宁根大学、荷兰屯特大学、荷兰阿姆斯特丹大学,有研究作物3D模型、有研究植物栽培环境调控、有研究算法程序……这支满是硕士、博士的队伍虽年轻但专业。7个人中,还有2名队员是在高原热土长大的云南籍学子。

    2009年,云南小伙儿赵星选择到被称为“花之国”的荷兰留学,研究学习植物科学现代温室园艺专业。2012年,云南小姑娘闵钱希曦也来到荷兰求学,读完硕士又读博士,主要研究在现代农业生产体系植物工厂的背景下,环境条件、光照策略对植物生理、品质的影响。

    “其实在之前,我们并没有尝试过利用AI(人工智能)来种植草莓,我们的经验更多是利用AI种番茄、黄瓜等。”赵星说,参加这次草莓种植大赛,比赛结果对他们而言并不重要,重在从比赛过程中不断地收集数据,探索如何利用AI算法的模仿能力及数据分析方法,结合种植专家经验,构建用于开发作物生长潜力的算法及模型,从而指导农户种植,给植物提供最优的生长环境,让产生的效率和效益最大化。

    “目前国内农业种植在产量、质量、种植效率等方面,都还有很大的提升空间,如果我们的算法可以代替人做出专业的种植决策,这不但可以降低种植户的技术门槛,提高生产效率,保证产品的安全与品质,这种数据驱动的生产方式还可以更好地把生产栽培环节对接到产业链的上下游,例如育种育苗、物流和市场环节,最终,更好的产品将惠及消费者。同时对园艺种植将会带来很大改进。”闵钱希曦补充说。

    “这次参加比赛,让我们更加贴近及了解国内的农业发展趋势和新的思路理念。其实,人工智能已广泛应用于各大行业,农业中的应用尚在探索阶段。这样的比赛让更多的人走近现代农业的世界,让更多的人关注了解农产品及农作物的生产过程。”闵钱希曦说。

    智慧决策系统的作用是什么?

    “到目前为止,我们虽然产量不是第一,但我们种出的草莓平均单果重量是8支队伍中最大的。”林森博士是国家农业智能装备工程技术研究中心技术研究员,也是此次CyberFarmer·HortiGraph队的队长,首次测产过后,单果重量这一优势让他很是满意。

    “我们是从市场需求角度出发,确定了品质第一、兼顾产量的目标,并采用了人工智能+模型+专家经验相结合的策略。同时,团队安装了可以自动识别草莓长势、果实状况、病虫害等情况的视觉传感器,再结合环境参数,用知识图谱构建了一套草莓种植智慧决策系统。”林森说。

    林森解释,这就像阿尔法狗在围棋比赛中依靠的是棋谱和人工智能的结合,它之所以能打败人类的选手是因为它的棋谱多,可以通过人工智能方法对棋谱进行融合分析来决策。这智慧决策系统与其相似,它依靠专家经验和人工智能结合,每个专家相当于一份棋谱,当棋谱越多,决策方法就越精准。

    不过林森也坦言,因为专家众多,决策方法不尽相同,想要构建一套标准化的草莓种植智慧决策系统,前期数据采集和建立标准化的草莓种植知识结构成为了难点。另外,每个专家都能种好草莓,但谁种的最好?数据库中哪条数据和经验有用,哪条数据是最优选择?这些问题都需要不断研究解决。

    此次参赛,他们团队通过视觉传感器等机器收集了大量数据,同时采集了生产管理者、科研人员、高校学者、种植高手等不同类型的多位专家经验,再通过算法以及提前设定好的需求来进行打分决策,最终初步构建起了一套标准化的草莓种植智慧决策系统。

    人工智能的优势是什么?

    如今,比赛已经进入整理总结阶段。再回看时,林森更明晰了人工智能的优势所在。他说:“这次4支人工智能队基本都不在现场,通过在大棚安装的智能设备控制大棚的开关、施肥量、浇水时间等,省去了传统农业中灌溉和环境控制环节的人力投入。同时,人工智能队根据环境、数据、客观生长条件进行决策,这样的方法也比人工更科学些。”

    而赛场之外,这支长期致力于打造无人化温室系统的团队,也已建立起了一套基于番茄的少人化的作业系统运用于实际农业生产中。此外,团队还构建了全国性的水肥一体化云托管服务系统、温室智慧管控托管服务系统、设施农业机制作业系统,希望通过3套系统相结合来进一步实现温室少人化管控,建立起一套人机协同作业的设施农业新模式。

    “不可否认短时间内农业人工智能肯定是人机协同作业,不过随着经验知识的增多和人工智能技术的发展,相信在农业领域人工智能的更大进步指日可待。这也意味着未来农人可以彻底解放双手,更轻松地完成栽培种植工作。”林森说。

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