近些年來人工智能發展迅速,很多人工智能産品已經開始進入人們的家中,如掃地機器人、智能保姆等,雖然它們還沒有美國大片《終結者》中所描述得那麼先進,但從前遙不可及的人工智能概念正在一步步變為現實卻是不争的事實。當最前沿的人工智能技術與最古老的産業農業相遇,AI+農業一定能激蕩出前所未有的變革。
01 人工智能的概念
人工智能(簡稱AI)它能像人一樣思考,但不同于人類的智能,它是一個能以相似人類智能的方式來做出相應反應的機器。使機器自主地尋找問題、解決問題。
02 人工智能的分類
1、計算機視覺:計算機視覺是指用攝影機和電腦代替人眼對目标進行識别、跟蹤和測量等機器視覺,并進一步做圖形處理,使電腦處理成為更适合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。
2、自然語言了解與交流:建構機器語言和人類語言之間溝通的橋梁,以實作人機交流的目的。NLP的目标是讓計算機/機器在了解語言上像人類一樣智能。
3、認知與推理:計算機的發展曆程,從早期的以存儲和計算為主發展到了當下以感覺為主。目前的認知智能缺少推理過程,它是實作大資料到知識、到智能的一個關鍵,也是從知識到智能的一個關鍵的轉變。
4、機器人學:是與機器人設計、制造和應用相關的科學。又稱為機器人技術或機器人工程學,主要研究機器人的控制與被處理物體之間的互相關系。
5、博弈與倫理:随着AI技術的進步,越來越多的問題都可以通過人工智能來解決,博弈問題也是如此。博弈論則是用來刻畫和分析多個智能體之間互相作用情況的理論架構。
6、機器學習:涵蓋機率論知識,統計學知識,近似理論知識和複雜算法知識,使用計算機作為工具并緻力于真實實時的模拟人類學習方式,并将現有内容進行知識結構劃分來有效提高學習效率。
03 人工智能在農業領域的應用現狀
人工智能在農業領域的研發及應用早在本世紀初就已經開始,這其中既有耕作、播種和采摘等智能機器人,也有智能探測土壤、探測病蟲害、氣候災難預警等智能識别系統。這些應用正在幫助我們提高産出、提高效率,同時減少農藥和化肥的使用。
農業人工智能是多種資訊技術的內建及其在農業領域的交叉應用,其技術範疇涵蓋了智能感覺、智能裝備、專家系統、物聯網等。
1、智能感覺技術
智能感覺技術是農業人工智能的基礎,其技術領域涵蓋了傳感器、資料分析與模組化、圖譜技術和遙感技術等。智能傳感技術在物聯網的宏觀調控下,能根據目前農産品種植的特點,對不同作物的環境需求做出相應的感覺,通過對其進行智能監測,能有效提高種植效率,增加産量。智能感覺技術在農業領域可實作土壤探測、産量預測、病蟲害防護、植株成像、果實瑕疵檢測、豬臉識别等功能。
2、智能裝備
針對農業應用需求,目前誕生出以空中為主如衛星技術、農業無人機等和以地面上為主的農業無人車、智能收割機、智能播種機和采摘機器人等智能裝備。
針對農業領域,衛星技術主要以作物、土壤為對象,利用地物的光譜特性,進行作物長勢、作物品質、作物病蟲害等方面的監測,其主要應用于農作物産量預估,農業資源調查,農業災害評估。
無人機融合AI技術,能有效解決大面積農田或果園的農情感覺及植保作業等問題。從植保到測繪,農業無人機的應用場景正在不斷延伸。如植保無人機具有一鍵啟動、精準作業和自主飛行等能力,真正實作了無人機技術在噴施和播種等環節的有效應用,進而為農業生産者降本增效。
無人車利用了包括雷達、雷射、超音波、GPS、裡程計、計算機視覺等多種技術來感覺周邊環境,通過先進的計算和控制系統,來識别障礙物和各種辨別牌,規劃合适的路徑來控制車輛行駛,在精準植保、農資運輸、自動巡田、防疫消殺等領域有廣闊的發展空間。
農業機器人可應用于果園采摘、植保作業、巡查、資訊采集、移栽嫁接等方面,越來越多的公司和機構加入到采摘機器人的研發中,但離采摘機器人大規模地投入使用尚存在一定距離。
3、專家系統
專家系統(ES)是人工智能最活躍和最廣泛的領域之一,專家系統是在某一特定領域中,能夠像人類專家一樣解決複雜問題的計算機軟體系統。它能夠有效地運用專家多年積累的經驗和專業知識,通過模拟專家的思維過程,解決需要專家才能解決的問題。
在農業領域,許多問題的解決需要相當的經驗積累與研究基礎。農業專家系統利用大資料技術将相關資料資料內建資料庫,通過機器學習建立數學模型,進而進行啟發式推理,能有效地解決農戶所遇到的問題,科學指導種植。
基于機器學習算法的農業專家系統是将機器學習算法與智慧農業的雲端伺服器平台上的關系資料庫相結合,挖掘提取資訊,得到低風險的決策資訊及農業各名額的優化門檻值,并将該門檻值指令借助于無線通信子產品廣播到電氣裝置控制中心,實作對電磁閥、水泵、補光燈及風機的閉環自動控制,旨在實作精準化的智能控制,可達到節水、節能、節省人力成本以及保護生态環境的目的。
4、農業物聯網技術
農業物聯網可以實時擷取目标作物或農業裝置裝置的狀态,監控作業過程,實作裝置間、裝置與人的泛在連接配接,做到對網絡上各個終端、節點的智能化感覺、識别和精準管理。農業物聯網将成為全球農業大資料共享的神經脈絡,是智能化的關鍵一環。
AIoT融合AI技術和IoT技術,通過物聯網産生、收集來自不同次元的、海量的資料存儲于雲端、邊緣端,再通過大資料分析,以及更高形式的人工智能,實作萬物資料化、萬物智聯化。物聯網技術與人工智能相融合,最終追求的是形成一個智能化生态體系,在該體系内,實作了不同智能終端裝置之間、不同系統平台之間、不同應用場景之間的互融互通,萬物互融。除了在技術上需要不斷革新外,與AIoT相關的技術标準、測試标準的研發、相關技術的落地與典型案例的推廣和規模應用也是現階段物聯網與人工智能領域亟待突破的重要問題。
04 展望
人工智能技術應用在農業領域,以後必是一個大的發展趨勢。随着人工智能技術的持續發展,大陸現代農業的建設也必将不斷前進,人工智能中的各種技術在農業領域的應用程度會不斷加深,促進智慧農業的實作。
加快推進人工智能等現代資訊技術在農業中的應用,是現代農業發展的迫切需求,也有利于推進國家鄉村振興戰略、數字鄉村建設和智慧農業的發展。
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