互联网带农产品出村,AI让农民“回家”

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互联网带农产品出村,AI让农民“回家”
麻省理工科技评论 2020-12-23

2020-12-23

“机器换人已经成为农业发展的必然方向”。
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“机器换人已经成为农业发展的必然方向”。

“多年来,世界各国的农业从业人员占比持续下降,中国也是一样”,再加上农民老龄化发展,以及年轻一代务农热情不高,导致农业生产效率并不稳定,中国农业大学信息与电气工程学院教授李道亮认为,“机器换人已经成为农业发展的必然方向”。

其实随着技术的发展,互联网已经颠覆了农产品的传统销售方式,物联网、人工智能等技术也正在对农民 “面朝黄土背朝天” 的传统耕种模式进行变革。对于人工智能在农业领域的应用,联合国粮农组织项目官员董乐表示,人工智能并非为 “取代人类” 而生,而将是长期与人类协同共生的关系。AI 就如同 24 小时全天候驻场的农业专家,实时调整种植环境,或为种植者提供科学专业的参考意见,减少劳动力投入的同时,更保证生产效率的稳定性。

目前,丹东的温室大棚已经基本可以实现全自动,不需要人工操作,探头即可探测温室里的温度、湿度和二氧化碳浓度,可自动控制卷帘的收放;在 “三区三州” 地区,人工智能系统下甚至不需要人工来进行种植;今年年底,四川会理将建成 2500 平米的冷链仓储一体化中心;在河南内乡县,模仿以色列种植和滴灌技术的农业园成功建起…… 并且,在刚刚落幕的 “人机比拼” 多多农研科技大赛决赛中,使用人工智能系统种草莓的 AI 队已经在产量上超过了顶尖农人队。

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图 | 河南发展以色列农业园(来源:IC photo)

如今农产品走出乡村已经变得不再艰难,运用高科技进一步改变农业耕作方式,让种植更加轻松,让农作物产量更高、果实更优质成为现阶段和接下来努力的方向。

AI 种草莓产量高,农人种草莓 “更可口”

在刚刚结束的由联合国粮农组织指导、拼多多和中国农业大学联合主办的首届多多农研科技大赛决赛中,4 支 AI 研究专家团队和 4 支顶尖农人团队在云南就种植草莓展开比拼。从果实产量上,AI 队胜过了顶尖农人,但在甜度上,使用 AI 系统种植产出的草莓稍逊于经验丰富的农人。据了解,此次决赛结果从种植策略、算法策略优势、产量、品质、效益投入产出比等几个方面进行评定。

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图 | 某参赛队种植出的草莓(摄影:李栋)

对于人工智能种植系统能够在产量和投入产出比上战胜农人的原因,AI 组获得一等奖的团队 CyberFarmer・HortiGraph 队队长林森告诉 DeepTech,“我们采用的是知识图谱和机器视觉相结合的方法来模拟专家的经验进行管理,通过视觉系统识别草莓的走势和相关信息,来模拟专家的演绎查看温室内实时的生长状况。我们将专家的经验做成了知识推理的标准化,运用视觉识别的结果结合草莓生长状态、环境通过知识图谱推理决定温湿度等。”

在林森看来,人工智能应用于农业上的最大优势在于人力的节省,其次依赖于传感器与相关识别系统的结合,AI 系统在灌溉、施肥、控温等方面的稳定性和可靠性也会比人工操作更加精准。

AI 在节约人力上的表现,顶尖农人组艳九天巾帼队队员王琪深有同感,“AI 和农人最大的差别还是人力”,她勾勒了一幅比赛中队员日常作业的画面,“我们每天 6 点多起床,第一件事就是进入大棚观察植株情况,根据温度开棚关棚,这一切都需要手动进行。随着比赛的进行天气越来越冷,那个时候我们也非常希望有电脑能够帮我们观察温度湿度,自动降温保温,替我们开棚、关棚。” 值得一提的是,虽没有 AI 系统帮助,这支完全由女性组成的团队凭借成员的经验,也在决赛中获得了卓越奖。

AI 系统解放农民双手、让农民挺直腰杆的优势获得了参赛选手及专家的一致认可。同时,参赛队伍中的一支农人团队也让李道亮印象特别深刻,他在决赛结果公布现场提及,如果大赛结束延迟一周第一名很有可能是这支农人队伍。李道亮提到,“他们这个产量在大赛结束之前还没表现出来,一周之后他可能就成为第一”,另外 “今天评分上没有味道,如果把味道加上,我相信他的草莓既甜又芬芳也可能是第一”。

李道亮口中的他正是顶尖农人组纪荣喜劳模队队长纪荣喜,纪荣喜在接受 DeepTech 等媒体采访时也提到,他种植草莓甜度高的秘诀是使用了他根据多年种植经验特制的肥料。正如纪荣喜所说,“AI 毕竟是一些数据汇聚起来的,数据的采集必须要通过我们这些种了几十年的、对草莓的事情比较了解的农民来提供,比如什么时期需要怎么样的温度、需要什么肥料等。”

纪荣喜劳模队的惜败进一步说明了人工智能和传统农业结合的必要性,人工智能应用在种植业上要将数据感知、采集、操作系统的研发优化和农民的丰富经验相结合才能发挥最大的价值。

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图 | 比赛基地内 CyberFarmer・HortiGraph 队摄像头设备(摄影:穆功)

这也是此次多多农研科技大赛举办的初衷,拼多多副总裁陈秋表示,“我们希望能够以第一届多多农研科技大赛为起点建立一个长期的、规模化的竞技平台,通过中国顶尖农人和世界人工智能之间的切磋和较量探索出一批能够切实应用于中国小农种植模式之下的低成本的、可复制的 AI 农业解决方案,并且推动更多高科技人才投身农业,一起推动中国农业数字化发展。”

在推动农业数字化上,研究探索是一方面,落地应用才能发挥更大的价值。据了解,此次大赛 AI 组二等奖团队 “智多莓” 队已经具备根据不同群体的喜好差异进行草莓外观、糖度、口感等的定制化生产能力。智多莓队队长程飚告诉 DeepTech,他们将从明年种植季开始用 AI 算法确定不同口味草莓在生长期所需关键元素的配比,以实现草莓口味的定制化生产并逐渐推向市场,为小农户提供更加符合消费者口味的 AI 种植方案。

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图 | 智多莓队比赛中种植场景(来源:受访者提供)

数字化农业:生产端和销售端共同推进

人工智能、数字化技术应用在农业生产环节能够大大节省人力、提升生产效率;在销售端,数字化开拓了农产品上行的新渠道,且正以愈加迅猛的态势增长着。

近年来,以农产品起家的拼多多,通过平台优势构建起了农产品供应链,将农产品通过电商平台销往全国各地甚至全球,这也让更多年轻人愿意回到农村,作为 “新农人” 在家乡发展事业。四川会理的何爽就是其中之一,何爽在 2017 年辞掉空姐工作回乡创业卖石榴,2018 年注册成立会理创鲜农业开发有限公司,今年销售业绩已达到 5100 万元。

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图 | 何爽(右)和石榴采摘者(来源:会理宣传)

作为农产品上行平台的拼多多,“创立 5 年多以来,农产品成交额一直保持着 100% 以上的高速增长,每天的物流包裹中有接近 1/3 是农产品和农副产品。” 据陈秋介绍,2019 年拼多多平台上的农产品成交额为 1364 亿元,今年至少会比去年翻一番,超过 2500 亿元。另外,为实现农产品销往各地的物流链合理化、促进农产品耕种与销售的现代化,拼多多在 2019 年提出了 “两台四网” 目标,即成为中国最大的农产品上行平台,成为农业互联网科技平台;构建天网、地网、物流网、科技网。

其中作为农货智能处理系统的 “天网” 目前已经相对成熟,基于人工智能技术把所有覆盖产区的特色农产品、成熟周期、物流条件等农业信息输入到系统里面,到农作物成熟的时期就可以迅速匹配全球各地的目标用户。

“地网” 为新农人体系。促进农产品上行,新农人是必不可少的一环,建立 “地网” 的目的是以掌握农业现代化技术的新农人带动农产品上行,同时新农人也在当地建设拼购仓、分拣包装等产业的基础设施。

“物流网” 是指根据农产品需求以及市场环境和条件构建全新的农产品专用运输网络,目前采用与其他商品一样的物流体系在运输农产品中会出现运送不及时、产品集散不合理等问题。

而 “科技网包含两个层面,其中一个是多多农研大赛这样对前沿科技的探索,另一个是指成熟的科技设备真正走到乡村里去,为小农户所用。” 陈秋举例说,比如今年 3 月份拼多多上线的首届春耕节,推动平价高质的农资农具走进农村,真正为农业生产者所用。对这一项目,拼多多平台给出了 3 亿元的资金补贴,农民得到的方便也是实实在在的,“原来需要几天时间的农业作业,花不到 1000 块买了一台农耕机后,不到半天就做完了”,极大地提升了生产效率。

目前,拼多多的“天网” 和 “地网” 已经相对成熟,物流网和科技网还有待进一步建设。

数字化农业走进小农户,仍需重投入

不可否认的是,人工智能对农业生产效率以及农产品产量的提升作用明显,但目前来看,距离实现 “切实应用于小农种植模式” 还需要一定的时间。

人工智能应用于农业领域存在的阻碍首先在于资金成本,人工智能系统的工作基于大量的精准数据,而高精度田间信息的获取成本(包括多端传感器设备成本等)较高,小农户无力也不愿承担这一成本去训练人工智能系统;另外人员学习成本也是一方面,现阶段农业劳动者依旧是老年人居多,让他们花费大量时间学习 AI 系统的运作方式,显然也是一个长期的过程。

这一环境下,新农人的培养和数字化农业技术的探索优化就尤为重要,也是农业发展的必然趋势。根据中国农业大学智慧电商研究院估算,未来五年农产品电商人才缺口将逐年上升至 350 万。

这一现状也说明,作为农产品上行平台,拼多多在农业领域的投入仍需加码。拼多多新任 CEO 陈磊曾表示:“农产品订单量在拼多多平台将继续保持高速增长。拼多多通过赋能实现将农产品直接运到用户餐桌,成为了中国最大的农产品上行平台。接下来,平台将继续加大在农产品领域的‘重’投入力度。”

对此,拼多多今年已经在全国各地区发展了超过 10 万新农人,并以该群体为主力军推动农产品销售端的数字化变革,且在 “未来 5 年内,将投入至少 500 亿元,支持农业的现代化发展”,拼多多新农业农村研究院副院长狄拉克表示。

而在农产品供应链条上,拼多多也表示,将会与合作伙伴共建冻库冷链,提升农产品流通的效率。这也将是一项长期和艰巨的任务。

期待数字化加持下的农业能够进一步促进农产品 “种得好、卖得好”,消费者 “吃得好” 的良性循环。

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