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首屆草莓AI種植比賽 人工智慧隊領先頂尖農人隊

2020-10-15 16:41:47  來源:中央廣電總臺國際在線  責編:陳晨

  國際在線消息:10月15日,經過近三個月的角逐,國內首屆草莓AI種植大賽的第一賽季結束,人工智慧隊整體領先頂尖農人隊。

  7月20日,在聯合國糧食及農業組織指導下,由中國農業大學和拼多多聯合舉辦的第一屆“多多農研科技大賽”在雲南昆明啟動,4支來自全球的AI隊伍、4支來自中國草莓種植強縣的頂尖農人隊伍,展開為期120天的高原草莓種植挑戰賽。

  如今比賽過半,第一季草莓迎來豐產。現場數據顯示:AI隊和頂尖農人隊的草莓含糖量等指標持平,但AI隊在產量上全面領先,平均超過頂尖農人隊175%以上。

  同時,AI隊的“算法種地”也有了階段性成果——聚類算法、圖像識別算法、碰撞算法、多層神經網絡等近20種算法齊聚,有望為國內草莓種植探索出“智慧插件”,實現一鍵式最優種植。

  “這次是‘人機競賽’,但也要探索人機協同,將人工經驗數據化,為產區提供參考模型。”多多農研大賽組委會負責人蘭克說,目前數據並不代表最終結果,更希望AI隊伍和頂尖農人隊伍,能夠摸索出一套幫助中小種植者提升效益的最優解決方案。

  AI隊伍多項指標領先 雲南草莓產季提前60天

  9月開始的第一個產季中,4支AI隊伍和4支頂尖農人隊伍,在草莓產出上已經出現了差異。

  根據大賽技術支持方,雲南省農業科學院的專家團隊測定數據顯示,在成熟週期內果實數量對比上,智多莓、AiCU、NJAI.莓、CyberFarmer.HortiGraph四支AI隊全面領先,整體均值超過頂尖農人隊175%以上。

  而在平均果重指標上,CyberFarmer.HortiGraph、NJAI.莓、智多莓3支AI隊伍均處於領先水平。這其中,紀榮喜勞模工作隊成為唯一一支超過AI的頂尖農人隊。

  在雲南省農業科學院研究員阮繼偉博士眼中,比賽的8支隊伍“各顯神通”,很快適應了高原氣候下的草莓種植作業,成功將雲南草莓產季提前了60天以上。

  “長江中下游草莓剛開始栽種時,大賽的第一季草莓已經豐收,僅此一項便能填補雲南夏秋鮮食草莓消費的空白。” 阮繼偉說道。為了支持比賽,雲南省農業科學院專家團隊還提供了自主研發的種苗催花和鮮果綠色高效生產2項國家技術發明專利支持。

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位於雲南昆明國家高原雲果產業園的比賽基地中,第一個產季的草莓收穫已進入尾聲,第二個產季的花序已開始開花挂果。(攝影/穆功)

  就在7月20日開始的決賽中,頂尖農人隊伍也用上了各自的“絕招”,嘗試與AI一爭高下。來自江蘇的全國勞動模範紀榮喜,從家鄉背來了油渣“秘方”作為底肥;艷九天巾幗隊的孫鬱晴和王琪通過調節水質酸鹼度,促進草莓植株的鐵元素吸收。

  “一開始我們農人隊對於田間管理還是很有自信的,像人工對水肥、病蟲害管理會更加及時,有一株草莓出問題都能及時解決。”孫鬱晴說,這兩個月下來,她們深刻認識到了農業數據化的重要性——當頂尖農人隊在田間澆水、施肥時,旁邊的AI組只需要對模型和反饋參數進行調整,溫室的通風窗、施肥系統會進行自動調整,實現了“一身輕鬆搞農業”。   

  接下來的第二個產季中,孫鬱晴和隊友們計劃收集分析溫室內pH值、溫濕度等數據,對灌溉施肥進行更精細化控制,以提高單位面積產出和效益。

  阮繼偉博士分析說,在第一個產季中,各AI隊伍已逐漸熟悉大賽自動化作業平臺,並且通過數據分析、算法策略制定了更加精細化的水肥管理方案,在產量上有著不錯的成績。“接下來更需要關注第二個產季的數據,頂尖農人組在產量上也有可能後發制人。”

  多種算法下地 打造“一鍵種植”智慧插件

  比賽的兩個月中,AI隊伍也在探索通過新技術,幫農人實現“一鍵種植”。

  在4個獨立的AI溫室堙A應用了荷蘭騎士(Ridder)集團的智慧化環境控制計算機及水肥一體化系統,其集成超過50套傳感器,可實時讀取溫濕度、光照強度值、二氧化碳濃度等45條生產環境參數,並根據預設條件對超過30條灌溉、通風參數進行自動化控制。

  40余位來自不同學科、不同領域的青年科學家,將通過競賽專用的API接口,挑戰利用創新算法完善各自的AI模型,用人工智慧實現“無人值守”的草莓種植。

  “通過聚類算法、圖像識別算法、碰撞算法等多種策略,我們在探索訓練一套更聰敏的AI模型。它就好比醫生,對草莓生長、環境情況進行‘問診’,自動進行精細化的控制。”智多莓隊長程飆介紹說,AI農業一定不是昂貴的實驗室技術,他們希望通過比賽探索出真正應用到雲南本土的解決方案,為小農戶提供高性價比解決方案。

  目前,這支由11位來自中國科學院自動化研究所、昆明市農科院等專家組成的團隊,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場、合作社之中做部署實驗。

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CyberFarmer.HortiGraph在AI溫室內加裝的攝像頭,通過圖像識別算法來智慧偵測草莓的生長狀態。(攝影/穆功)

  來自CyberFarmer.HortiGraph聯隊的林森、鄭建峰兩位博士隊長,則嘗試運用超過9種算法,把人工智慧技術、專家經驗、模型系統進行融合,建成一套標準化的草莓種植智慧決策系統。

  “像植物生長狀態識別、病蟲害預警等已得到驗證的技術,這次我們也應用到了昆明的草莓種植中。”林森指著比賽溫室內的小型攝像頭說,通過圖像掃描識別的方式,可以判定植物生長狀態以及是否有病蟲害,並由AI進行智慧管理。

  AiCU隊代表、荷蘭瓦赫寧根大學碩士趙星是雲南昆明人,今年因為新冠肺炎疫情的原因一直未能回國,但他和團隊通過算法,在萬里之外控制著家鄉草莓的生長。

  “昆明的氣候相比于荷蘭得天獨厚,自然環境已適合草莓基本生長,我們算法中擅長的溫度、光照等精確能耗計算沒有了用武之地。”趙星說,他們希望未來可以做出幫助農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,比賽基地內的草莓將在11月份很快進入第二個豐產季,併為產區輸出數據經驗。(攝影/穆功)

  多多農研科技大賽評委、中國農業大學信息與電氣工程學院教授李道亮認為,新一代的農民,和上一代農民已有很大差別,新的生產方式必然要顛覆傳統作業模式,“像這次草莓挑戰賽中,就要通過智慧系統把作物規律挖出來學習,探索實現智慧識別、智慧學習、智慧決策、智慧作業,這也是未來無人農業的核心。”

  幫助新農民從“賣得好”到“種得好”,也是比賽主辦方拼多多的一項長期探索。多多農研大賽組委會負責人蘭克認為,此次比賽雖然是“人機競賽”,但將產出一批很有價值的“人機協同”種植方案,並輸出到更多產區。

  當前,拼多多仍在加快向農業產業鏈上遊的研發和投入。如通過與江蘇省淡水水產研究所的合作,拼多多為長三角大閘蟹產區制定更適合電商平臺的螃蟹銷售與生產標準。同時,拼多多還在與新加坡科學技術研究署合作,研發一种經濟有效的食品污染檢測方法。

  “我們願意去做大量的重投入,深度的創新,願意扎紮實實地改造我們的傳統農業,改變流通。”在這家年輕平臺的五週年慶上,拼多多董事長黃崢如是說。(文/關山)

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