2020-12-18 17:35:13
數(shù)字技術(shù)如何惠及小農(nóng)戶？傳統(tǒng)農(nóng)人和AI算法究竟誰更勝一籌？12月16日，在云南高原經(jīng)歷4個(gè)月的“艱苦角逐”后，首屆“多多農(nóng)研科技大賽”落下帷幕，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)家組成的參賽隊(duì)伍獲得“AI組”冠軍，安徽省長豐縣4名女性農(nóng)人組成的“艷九天巾幗隊(duì)”獲得頂尖農(nóng)人組卓越獎(jiǎng)。
此次“多多農(nóng)研科技大賽”是在聯(lián)合國糧農(nóng)組織指導(dǎo)下，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和拼多多聯(lián)合舉辦的國內(nèi)首屆“人工智能VS頂尖農(nóng)人”的數(shù)字農(nóng)業(yè)種植競(jìng)賽。賽事吸引了全球超過17支AI隊(duì)伍參加，經(jīng)過初選后，共有4支隊(duì)伍進(jìn)入最終決賽，分別在阿姆斯特丹、北京、南京和昆明，遠(yuǎn)程控制位于云南富民縣國家高原云果產(chǎn)業(yè)園內(nèi)的智能化溫室。一同進(jìn)入決賽的還有特邀參賽的4支由“頂尖農(nóng)人”組成的隊(duì)伍，他們親臨比賽現(xiàn)場(chǎng)，依靠豐富種植經(jīng)驗(yàn)，與AI隊(duì)伍在草莓的品質(zhì)、產(chǎn)量、投入產(chǎn)出比等指標(biāo)上展開全面比拼，共同探尋“數(shù)字技術(shù)”與“傳統(tǒng)種植”的博弈與融合之道。
“此次多多農(nóng)研科技大賽，旨在鼓勵(lì)青年農(nóng)人共同探索高性價(jià)比的人工智能種植方案，‘頂尖農(nóng)人’團(tuán)隊(duì)展示了傳統(tǒng)種植技術(shù)的價(jià)值與意義，AI團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了新技術(shù)和新模式的可行性。”聯(lián)合國糧農(nóng)組織駐華助理代表張忠軍表示。
創(chuàng)新競(jìng)賽模式 展示AI與傳統(tǒng)的博弈和融合
幾年前，“阿爾法狗”擊敗人類頂尖棋手的場(chǎng)景歷歷在目，對(duì)種草莓來說，類似的情景是否會(huì)再次發(fā)生？以數(shù)字技術(shù)作為支撐的人工智能能否在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域戰(zhàn)勝人？
長達(dá)4個(gè)月的比賽過程中，每支參賽隊(duì)伍負(fù)責(zé)一個(gè)種植大棚，棚內(nèi)有6條種植槽，可以種植600株草莓。在“武裝到牙齒”的AI大棚內(nèi)，應(yīng)用了荷蘭騎士集團(tuán)的智能化環(huán)境控制計(jì)算機(jī)及水肥一體化系統(tǒng)，其集成超過50套傳感器，可實(shí)時(shí)讀取溫濕度、光照強(qiáng)度值、二氧化碳濃度等45種生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件對(duì)超過30種灌溉、通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制。
4支AI戰(zhàn)隊(duì)的參賽隊(duì)伍通過競(jìng)賽專用的API接口，利用創(chuàng)新算法完善各自的AI模型，基于設(shè)定的草莓生長模型，向控制草莓生長的外部設(shè)備輸出決策。其關(guān)鍵點(diǎn)就在于形成實(shí)時(shí)的、正確的決策。各支AI隊(duì)伍的最終比賽成績(jī)的排名，就取決于AI決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，換言之，就是AI大腦是否足夠“聰明”。
4支“頂尖農(nóng)人”隊(duì)伍也拿出看家本領(lǐng)，來自江蘇的全國勞動(dòng)模范紀(jì)容喜，從家鄉(xiāng)背來了油渣“秘方”作為底肥；“艷九天巾幗隊(duì)”的孫郁晴和王琪通過調(diào)節(jié)水質(zhì)酸堿度，促進(jìn)草莓植株的鐵元素吸收。
“通過聚類算法、圖像識(shí)別算法、碰撞算法等多種策略，我們?cè)谔剿饔?xùn)練一套更聰敏的AI模型。它就好比醫(yī)生，對(duì)草莓生長、環(huán)境情況進(jìn)行‘問診’，自動(dòng)進(jìn)行精細(xì)化的控制。”AI隊(duì)之一“智多莓”的隊(duì)長程飆介紹，在經(jīng)歷此次比賽后，數(shù)字技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐的距離讓他印象深刻：“AI農(nóng)業(yè)一定不是昂貴的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，我們希望通過比賽真正探索出可以應(yīng)用到云南本土的解決方案，為小農(nóng)戶提供高性價(jià)比解決方案。”
在評(píng)委會(huì)最終揭曉的產(chǎn)量、投入產(chǎn)出比和甜度等三項(xiàng)指標(biāo)中：AI組的草莓產(chǎn)量平均值高于傳統(tǒng)農(nóng)人組平均值196.32％；AI組投入產(chǎn)出比平均值高出傳統(tǒng)農(nóng)人組平均值75.51％；傳統(tǒng)農(nóng)人組的果實(shí)甜度整體均值高出AI組5.24％以上。
“AI組較好的水肥、溫度和空氣濕度控制促進(jìn)了植株的快速生長和開花掛果，實(shí)現(xiàn)了較好的產(chǎn)量。投入產(chǎn)出比與產(chǎn)量正相關(guān)，AI組較高的產(chǎn)量提升了投入產(chǎn)出比。傳統(tǒng)組栽培基質(zhì)含水量少，相較AI組，果實(shí)甜度更高。”大賽技術(shù)支持專家、云南省農(nóng)科院研究員阮繼偉表示。
AI組冠軍CyberFarmer·HortiGraph聯(lián)隊(duì)正是基于知識(shí)圖譜，構(gòu)建了一套更為“聰明”的草莓AI種植管控系統(tǒng)，最終在產(chǎn)量和投入產(chǎn)出比上都取得最高分，奠定勝局。
推動(dòng)技術(shù)落地 探討智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展方案
“我們希望建立一個(gè)長期的、規(guī)?；母?jìng)技平臺(tái)，通過全國‘頂尖農(nóng)人’和世界‘人工智能’的切磋與較量，來充分激發(fā)青年學(xué)者的想象力與創(chuàng)造力，最終探索出一批適用于小農(nóng)生產(chǎn)模式的、低成本、可復(fù)制的AI農(nóng)業(yè)應(yīng)用。”拼多多副總裁陳秋表示。
這一開創(chuàng)性的競(jìng)賽形式，旨在讓農(nóng)戶與科學(xué)家共同應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，通過“以賽代練”方式，謀求一種建設(shè)性、實(shí)操性強(qiáng)的方案。“雖然是‘人機(jī)競(jìng)賽’，但更要探索人機(jī)協(xié)同，將人工經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)化，為產(chǎn)區(qū)提供參考模型。”大賽組委會(huì)負(fù)責(zé)人蘭克介紹，“我們希望AI隊(duì)伍和頂尖農(nóng)人隊(duì)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。”
獲得AI組亞軍的“智多莓”隊(duì)是一個(gè)橫跨農(nóng)業(yè)科研、數(shù)據(jù)分析和人工智能等領(lǐng)域的復(fù)合型團(tuán)隊(duì)。就在比賽進(jìn)行過程中，隊(duì)長程飚決定向昆明市滇池西岸的100余戶草莓種植戶提供AI種植支持服務(wù)，“農(nóng)民對(duì)新興技術(shù)并不排斥，最有效的形式就是示范給他們看，如果花錢少、產(chǎn)量高，就會(huì)相信你。”“智多莓”的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)和3支參賽“頂尖農(nóng)人”隊(duì)伍達(dá)成合作意向，幫助他們?cè)诋a(chǎn)地建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)工作站，提高草莓種植的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)水平。
AI組冠軍CyberFarmer·HortiGraph聯(lián)隊(duì)也決定將比賽成果進(jìn)行商業(yè)轉(zhuǎn)化，并著手建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的草莓知識(shí)庫，將種植草莓的相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化成知識(shí)，向全國草莓種植戶開放，使小農(nóng)戶也可以獲得頂尖專家的種植經(jīng)驗(yàn)。
大賽評(píng)委之一趙春江院士指出，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展已經(jīng)到了利用數(shù)字技術(shù)來變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和農(nóng)村生活消費(fèi)模式、構(gòu)建新業(yè)態(tài)的新的歷史階段，應(yīng)充分考慮農(nóng)業(yè)從業(yè)者的受教育程度、農(nóng)村基建等客觀情況。
“頂尖農(nóng)人”隊(duì)選手孫郁晴來自安徽長豐縣水湖鎮(zhèn)，出身“草莓世家”的孫郁晴為了參加這次比賽，扎根云南高原4個(gè)月，決心和AI隊(duì)“過過招”。在草莓進(jìn)入盛果期后，每天凌晨六點(diǎn)孫郁晴就會(huì)和小伙伴們爬起來，給大棚開棚、除濕，觀察植株情況并拍照記錄，根據(jù)溫度調(diào)整遮陽網(wǎng)，再澆水、施肥……
幾個(gè)月的辛勤勞動(dòng)讓孫郁晴對(duì)AI有了“惺惺相惜”之意。看到旁邊AI組只需對(duì)模型和反饋參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，溫室的通風(fēng)窗、施肥系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，她近距離感受到數(shù)字技術(shù)帶來的“一身輕松搞農(nóng)業(yè)”的感覺。作者：記者 韓嘯
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