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首屆草莓AI種植比賽 人工智能隊(duì)領(lǐng)先頂尖農(nóng)人隊(duì)

核心提示: 我們?cè)敢馊プ龃罅康闹赝度?,深度的?chuàng)新,愿意扎扎實(shí)實(shí)地改造我們的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè),改變流通。

10月15日,經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的角逐,國(guó)內(nèi)首屆草莓AI種植大賽的第一賽季結(jié)束,人工智能隊(duì)整體領(lǐng)先頂尖農(nóng)人隊(duì)。

7月20日,在聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織指導(dǎo)下,由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和拼多多聯(lián)合舉辦的第一屆“多多農(nóng)研科技大賽”在云南昆明啟動(dòng),4支來(lái)自全球的AI隊(duì)伍、4支來(lái)自中國(guó)草莓種植強(qiáng)縣的頂尖農(nóng)人隊(duì)伍,展開(kāi)為期120天的高原草莓種植挑戰(zhàn)賽。

如今比賽過(guò)半,第一季草莓迎來(lái)豐產(chǎn)?,F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示:AI隊(duì)和頂尖農(nóng)人隊(duì)的草莓含糖量等指標(biāo)持平,但AI隊(duì)在產(chǎn)量上全面領(lǐng)先,平均超過(guò)頂尖農(nóng)人隊(duì)175%以上。

同時(shí),AI隊(duì)的“算法種地”也有了階段性成果——聚類算法、圖像識(shí)別算法、碰撞算法、多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等近20種算法齊聚,有望為國(guó)內(nèi)草莓種植探索出“智慧插件”,實(shí)現(xiàn)一鍵式最優(yōu)種植。

“這次是‘人機(jī)競(jìng)賽’,但也要探索人機(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。”多多農(nóng)研大賽組委會(huì)負(fù)責(zé)人蘭克說(shuō),目前數(shù)據(jù)并不代表最終結(jié)果,更希望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。

AI隊(duì)伍多項(xiàng)指標(biāo)領(lǐng)先 云南草莓產(chǎn)季提前60天

9月開(kāi)始的第一個(gè)產(chǎn)季中,4支AI隊(duì)伍和4支頂尖農(nóng)人隊(duì)伍,在草莓產(chǎn)出上已經(jīng)出現(xiàn)了差異。

根據(jù)大賽技術(shù)支持方,云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的專家團(tuán)隊(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)顯示,在成熟周期內(nèi)果實(shí)數(shù)量對(duì)比上,智多莓、AiCU、NJAI.莓、CyberFarmer.HortiGraph四支AI隊(duì)全面領(lǐng)先,整體均值超過(guò)頂尖農(nóng)人隊(duì)175%以上。

而在平均果重指標(biāo)上,CyberFarmer.HortiGraph、NJAI.莓、智多莓3支AI隊(duì)伍均處于領(lǐng)先水平。這其中,紀(jì)榮喜勞模工作隊(duì)成為唯一一支超過(guò)AI的頂尖農(nóng)人隊(duì)。

在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員阮繼偉博士眼中,比賽的8支隊(duì)伍“各顯神通”,很快適應(yīng)了高原氣候下的草莓種植作業(yè),成功將云南草莓產(chǎn)季提前了60天以上。

“長(zhǎng)江中下游草莓剛開(kāi)始栽種時(shí),大賽的第一季草莓已經(jīng)豐收,僅此一項(xiàng)便能填補(bǔ)云南夏秋鮮食草莓消費(fèi)的空白。”阮繼偉說(shuō)道。為了支持比賽,云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專家團(tuán)隊(duì)還提供了自主研發(fā)的種苗催花和鮮果綠色高效生產(chǎn)2項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明專利支持。

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位于云南昆明國(guó)家高原云果產(chǎn)業(yè)園的比賽基地中,第一個(gè)產(chǎn)季的草莓收獲已進(jìn)入尾聲,第二個(gè)產(chǎn)季的花序已開(kāi)始開(kāi)花掛果。(攝影/穆功)

就在7月20日開(kāi)始的決賽中,頂尖農(nóng)人隊(duì)伍也用上了各自的“絕招”,嘗試與AI一爭(zhēng)高下。來(lái)自江蘇的全國(guó)勞動(dòng)模范紀(jì)榮喜,從家鄉(xiāng)背來(lái)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(guò)調(diào)節(jié)水質(zhì)酸堿度,促進(jìn)草莓植株的鐵元素吸收。

“一開(kāi)始我們農(nóng)人隊(duì)對(duì)于田間管理還是很有自信的,像人工對(duì)水肥、病蟲(chóng)害管理會(huì)更加及時(shí),有一株草莓出問(wèn)題都能及時(shí)解決。”孫郁晴說(shuō),這兩個(gè)月下來(lái),她們深刻認(rèn)識(shí)到了農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)化的重要性——當(dāng)頂尖農(nóng)人隊(duì)在田間澆水、施肥時(shí),旁邊的AI組只需要對(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)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)了“一身輕松搞農(nóng)業(yè)”。   

接下來(lái)的第二個(gè)產(chǎn)季中,孫郁晴和隊(duì)友們計(jì)劃收集分析溫室內(nèi)pH值、溫濕度等數(shù)據(jù),對(duì)灌溉施肥進(jìn)行更精細(xì)化控制,以提高單位面積產(chǎn)出和效益。

阮繼偉博士分析說(shuō),在第一個(gè)產(chǎn)季中,各AI隊(duì)伍已逐漸熟悉大賽自動(dòng)化作業(yè)平臺(tái),并且通過(guò)數(shù)據(jù)分析、算法策略制定了更加精細(xì)化的水肥管理方案,在產(chǎn)量上有著不錯(cuò)的成績(jī)。“接下來(lái)更需要關(guān)注第二個(gè)產(chǎn)季的數(shù)據(jù),頂尖農(nóng)人組在產(chǎn)量上也有可能后發(fā)制人。”

多種算法下地,打造“一鍵種植”智慧插件

比賽的兩個(gè)月中,AI隊(duì)伍也在探索通過(guò)新技術(shù),幫農(nóng)人實(shí)現(xiàn)“一鍵種植”。

在4個(gè)獨(dú)立的AI溫室里,應(yīng)用了荷蘭騎士(Ridder)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(guò)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條生產(chǎn)環(huán)境參數(shù),并根據(jù)預(yù)設(shè)條件對(duì)超過(guò)30條灌溉、通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制。

40余位來(lái)自不同學(xué)科、不同領(lǐng)域的青年科學(xué)家,將通過(guò)競(jìng)賽專用的API接口,挑戰(zhàn)利用創(chuàng)新算法完善各自的AI模型,用人工智能實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值守”的草莓種植。

“通過(guò)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(zhǎng)、環(huán)境情況進(jìn)行‘問(wèn)診’,自動(dòng)進(jìn)行精細(xì)化的控制。”智多莓隊(duì)長(zhǎng)程飆介紹說(shuō),AI農(nóng)業(yè)一定不是昂貴的實(shí)驗(yàn)室技術(shù),他們希望通過(guò)比賽探索出真正應(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。

目前,這支由11位來(lái)自中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、昆明市農(nóng)科院等專家組成的團(tuán)隊(duì),正在嘗試將決賽中摸索出的階段性成果,在昆明周邊種植草莓的家庭農(nóng)場(chǎng)、合作社之中做部署實(shí)驗(yàn)。

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▲CyberFarmer.HortiGraph在AI溫室內(nèi)加裝的攝像頭,通過(guò)圖像識(shí)別算法來(lái)智能偵測(cè)草莓的生長(zhǎng)狀態(tài)。(攝影/穆功)

來(lái)自CyberFarmer.HortiGraph聯(lián)隊(duì)的林森、鄭建峰兩位博士隊(duì)長(zhǎng),則嘗試運(yùn)用超過(guò)9種算法,把人工智能技術(shù)、專家經(jīng)驗(yàn)、模型系統(tǒng)進(jìn)行融合,建成一套標(biāo)準(zhǔn)化的草莓種植智慧決策系統(tǒng)。

“像植物生長(zhǎng)狀態(tài)識(shí)別、病蟲(chóng)害預(yù)警等已得到驗(yàn)證的技術(shù),這次我們也應(yīng)用到了昆明的草莓種植中。”林森指著比賽溫室內(nèi)的小型攝像頭說(shuō),通過(guò)圖像掃描識(shí)別的方式,可以判定植物生長(zhǎng)狀態(tài)以及是否有病蟲(chóng)害,并由AI進(jìn)行智能管理。

AiCU隊(duì)代表、荷蘭瓦赫寧根大學(xué)碩士趙星是云南昆明人,今年因?yàn)橐咔樵蛞恢蔽茨芑貒?guó),但他和團(tuán)隊(duì)通過(guò)算法,在萬(wàn)里之外控制著家鄉(xiāng)草莓的生長(zhǎng)。

“昆明的氣候相比于荷蘭得天獨(dú)厚,自然環(huán)境已適合草莓基本生長(zhǎng),我們算法中擅長(zhǎng)的溫度、光照等精確能耗計(jì)算沒(méi)有了用武之地。”趙星說(shuō),他們希望未來(lái)可以做出幫助農(nóng)人們打造出一套可以正確決策水肥的算法,更“聰明省力”地種地。

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在各類算法的支持下,比賽基地內(nèi)的草莓將在11月份很快進(jìn)入第二個(gè)豐產(chǎn)季,并為產(chǎn)區(qū)輸出數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)。(攝影/穆功)

多多農(nóng)研科技大賽評(píng)委、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院教授李道亮認(rèn)為,新一代的農(nóng)民,和上一代農(nóng)民已有很大差別,新的生產(chǎn)方式必然要顛覆傳統(tǒng)作業(yè)模式,“像這次草莓挑戰(zhàn)賽中,就要通過(guò)智能系統(tǒng)把作物規(guī)律挖出來(lái)學(xué)習(xí),探索實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別、智能學(xué)習(xí)、智能決策、智能作業(yè),這也是未來(lái)無(wú)人農(nóng)業(yè)的核心。”

幫助新農(nóng)民從“賣得好”到“種得好”,也是比賽主辦方拼多多的一項(xiàng)長(zhǎng)期探索。多多農(nóng)研大賽組委會(huì)負(fù)責(zé)人蘭克認(rèn)為,此次比賽雖然是“人機(jī)競(jìng)賽”,但將產(chǎn)出一批很有價(jià)值的“人機(jī)協(xié)同”種植方案,并輸出到更多產(chǎn)區(qū)。

當(dāng)前,拼多多仍在加快向農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游的研發(fā)和投入。如通過(guò)與江蘇省淡水水產(chǎn)研究所的合作,拼多多為長(zhǎng)三角大閘蟹產(chǎn)區(qū)制定更適合電商平臺(tái)的螃蟹銷售與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),拼多多還在與新加坡科學(xué)技術(shù)研究署合作,研發(fā)一種經(jīng)濟(jì)有效的食品污染檢測(cè)方法。

“我們?cè)敢馊プ龃罅康闹赝度?,深度的?chuàng)新,愿意扎扎實(shí)實(shí)地改造我們的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè),改變流通。”在這家年輕平臺(tái)的五周年慶上,拼多多董事長(zhǎng)黃崢如是說(shuō)。(掌上青島、青網(wǎng)記者 李莎莎)

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