拼多多一頭扎進農業裡 人工智慧VS頂尖農人背後的數位化徵程

2020-12-20 中國科技新聞網

中國科技新聞網12月18日訊(趙芙瑤)12月16日,國內首屆草莓AI種植大賽——「多多農研科技大賽」(以下簡稱大賽)的決賽結果正式揭曉。大賽在聯合國糧農組織指導下,由中國農業大學和拼多多聯合舉辦,是國內首屆「人工智慧VS頂尖農人」的數字農業種植競賽。

那麼這場對決究竟誰勝誰負呢?4支AI隊伍分別在阿姆斯特丹、北京、南京和昆明,遠程控制位於雲南富民縣國家高原雲果產業園內的智能化溫室,利用尖端數字設備和人工智慧,遠程種植草莓。最終大賽評委從產量、投入產出比和甜度等三項指標進行了評估,最終揭曉了對戰結果:AI略勝一籌。

據悉,拼多多此次舉辦「多多農研科技大賽」的初衷是希望邀請全世界農業青年科學家,通過智能化信息農業科技的運用來提升農產品生長的經濟效益。

人工智慧VS頂尖農人:大賽背後的故事

大賽有超過40支隊伍報名,經過詳細溝通及篩選,最終共有17支科技組隊伍進入初賽,有四支隊伍脫穎而出進入決賽,一同進入決賽的還有大賽主辦方特邀及報名的4支頂尖農人隊伍。

大賽評委會公布比賽結果顯示,除CyberFarmer·HortiGraph聯隊獲得冠軍之外,AI組亞軍和季軍分別由來自雲南的智多莓隊和來自荷蘭阿姆斯特丹的AiCU隊獲得。安徽省長豐縣4名女性農人組成的豔九天隊拔得頭籌,獲得頂尖農人組卓越獎,來自遼寧丹東的聖野漿果隊和來自江蘇句容的紀榮喜勞模工作隊分別獲得頂尖農人組的先鋒獎和創新獎。

獎項背後,是各個隊伍辛勤的汗水和不斷的探索。用AI進行草莓種植絕非易事,農業作為一項非結構化產業,不可控因素很多。並且草莓AI種植管控系統相當於AI種植大腦,其包括生長模型、種植決策、生長狀態識別等模塊,涉及多個機器學習的算法,非常複雜。

(▲智多莓示範基地隊員與農戶合影 圖片由智多莓提供)

AI組亞軍智多莓隊代表程飈向中國科技新聞網分享了AI種植草莓背後的故事。他介紹道,在草莓種植過程中,沒有參照物的話不能單憑圖片完成測量。所以一開始智多莓就原創設計了一把「標尺」。

(▲智多莓原創「標尺」 圖片由智多莓團隊提供)

據程飈介紹,這把標尺具有兩個作用,一是可以根據它來對比葉片的顏色,進行顏色參照。因為葉片的顏色與其氮含量有很大關係,確定標準顏色後即可預測草莓葉片的氮含量。但是由於不同手機在不同時間段拍攝的照片的顏色有差異,所以智多莓設計了三原色標尺,這樣根據圖片可以準確的對葉片顏色進行判斷,進而調整草莓苗的生長環境。

二是可以幫助完成葉面積和草莓苗高度的測量,這兩項數據都是重要的監測指標,當鏡頭拉伸後,標尺也會進行拉伸,就可以幫助完成葉面積的測量。

但程飈也透露了一些小小的遺憾。「目前我們在比賽中呈現的標尺,實際上是不能完成計算機自動切割的,因為當時刻度設置的和尺子的刻度一樣,計算機無法按刻度去標識。後來我們做了改進,但這個改進正在申請專利,所以我們就沒在此次展現。」

此外程飈還對中國科技新聞網表示,目前團隊試圖用標尺預測葉綠素含量,但在信號處理上遇到了一些困難,目前還在進一步研究中。

據了解,目前雲南的草莓價格目前只有華東市場的1/3。那麼除了物流方面的一些因素,還受哪些因素制約?此次雲南「智多莓」代表隊研發出AI種植草莓技術後,對雲南的草莓產業會產生哪些影響?

程飈為中國科技新聞網做出了詳細的解答。他表示雲南的問題很典型,目前還未實現全面產業化。「從傳統渠道的供貨來講,如果向華東一級批發商或者二級批發商供應草莓的話,每天至少需要三噸左右的供貨量,但是雲南目前缺乏大的種植戶,每天三噸的供貨量意味著可能需要跟1000個小的種植戶打交道。這樣雖然價格低,但採購成本高。未來希望可以形成集約,我們自己不種地不僱人,但是我們可以為種植戶提供技術服務和分析,從而解決產業化的問題,不然價格優勢永遠無法轉換成市場優勢。」程飈說道。

據了解,智多莓隊在比賽期間便留意如何讓比賽成果惠及中小草莓種植戶。10月31日起,智多莓隊向昆明市滇池西岸的一百餘戶草莓種植戶提供AI種植支持服務,並和其他三支參賽頂尖農人隊伍達成合作意向,幫助他們在產地建設數字農業工作站,提高草莓種植的經濟效益和環境保護水平。

(▲比賽基地內,紀榮喜在為草莓定植做前期準備工作。攝影_穆功)

另一位頂尖農人團隊——紀榮喜勞模工作隊的代表紀榮喜也分享了自己對於AI種植和傳統人工種植的差異的看法。他表示AI從信息的採集到數據的匯總全部是用機器,機器可以監測花期和果實,果實剛開始是青色,15天之後會發白,之後長成紅色,機器可以根據顏色來判斷此時應當施肥的種類和數量,然後立即指定計算機去執行。

「我們人工種植做不到這樣,就只能根據自己多年的經驗來分析,當我們感覺果實快進入成熟時期時,就會對肥料進行調整,比如磷和氮含量平衡,鉀的含量提高一點,比如10個氮,8個磷,30個鉀,就可以提升它的甜度。如果想補充果實的硬度,就會加一點鈣,這都是憑自己多年的經驗去想,就不那麼精準。通過AI的管理方式,我們看到它產量的確有提升。 」紀榮喜說道。

中國工程院院士趙春江表示,傳統農人種植草莓的實踐經驗其實是強於AI團隊的。「我覺得他們這幾個團隊(AI隊伍)各有優勢,從技術角度,實際他們大部分都用了:第一,基於這個數據的建模技術,有了數據建模型,建了模型之後好決策。第二,大部分都用了智能化的水肥一體化技術,當然每個團隊還有自己獨特的優勢,比方獲得一等獎的就是把知識圖譜加進來了,特別對於管理、提高決策智能性方面有很好的作用。」趙春江說道。

拼多多助推農業數位化、智慧化、產業化

據了解,為了進行前瞻性地探索,拼多多已經在雲南和農業專家一起共同探索智慧農業在農業生產中的應用,共同助推農業數位化、智慧化和產業化。

聯合國糧農組織駐華代表處助理代表張忠軍表示,聯合國糧農組織非常重視信息通訊技術給糧食系統、農業產業和農村轉型帶來的發展機遇,在農業和自然資源管理領域積極推廣數字創新技術和模式,同時促進在全球區域和國家層面的經驗交流與合作。

「智慧農業有助於發展生產潛力,提升經濟效益。智慧農業也有利於通過優化資源利用和適應氣候變化提高環境效益,同時數位化平臺的普惠性和包容性可以提高社會效益。」張忠軍說道。

據中國工程院院士趙春江透露,目前中國的農業數字經濟規模已經達到5778億元,預計到2025年能夠達到1.26萬億元,發展速度非常快,所以「抓住數位技術機遇,快速發展農業的數字經濟,對農業高質量發展具有重要的意義」。

(▲中國工程院院士趙春江致辭,攝影_龍遇春)

「我們希望,能夠建立一個長期的、規模化的競技平臺,通過全國『頂尖農人』和世界『人工智慧』的切磋與較量,來充分激發青年學者的想像力與創造力,最終探索出一批適用於小農生產模式的、低成本、可複製的AI農業應用,並且通過將人工經驗數位化,來為農產區提供植物AI種植模型」,拼多多副總裁陳秋表示。

雖然國內農業AI種植應用還處於早期階段,但此次比賽讓業內也看到AI種植巨大的商業前景,這將吸引更多高科技人才投身農業,共同推動農業生產的數字革命。

在賽事主辦方看來,這不僅僅是一次比賽,而是一個長期的探索項目。希望和優秀的參賽團隊一起,進一步推廣賽事成果,為農業生產帶來實在的經濟價值。

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