“我國農業(yè)呈現人口多、耕地面積較多、作物種類(lèi)多，但勞動(dòng)力少、人均耕地少的特點(diǎn)，打通農業(yè)人工智能和機器人的接口，有望實(shí)現更好的自主、高效、精準和低成本的中國特色農業(yè)應用和發(fā)展?！痹?2月16日舉行的“智慧農業(yè)創(chuàng )新院士論壇”上，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究員喬紅表示。

農業(yè)現代化中的智能需求

二十大報告提出了加快建設農業(yè)強國、到二零三五年基本實(shí)現新型工業(yè)化、信息化、城鎮化、農業(yè)現代化等方針。

在農業(yè)現代化歷程中，高新科技的運用正在不斷深入和加快，農業(yè)生產(chǎn)中的智能需求不斷增強，數據顯示，我國每年需要的農業(yè)傳感器數量大約為3000萬(wàn)個(gè)，其中采購進(jìn)口數量約1800萬(wàn)。農業(yè)智能技術(shù)、設備的創(chuàng )新與研發(fā)需求巨大。

同時(shí)，與美國的集約化農業(yè)、日本的精準化農業(yè)、荷蘭的工廠(chǎng)化農業(yè)等現代農業(yè)模式不同，喬紅介紹，我國農業(yè)顯現出“多”與“少”同時(shí)存在的特點(diǎn)，“多”是人口多、耕地面積比較多、糧食作物的種類(lèi)比較多，“少”是勞動(dòng)力比較少、人均的耕地面積少。此外小農生產(chǎn)的模式長(cháng)期存在也是特點(diǎn)之一。

“針對典型的大田果蔬和畜禽行業(yè)特點(diǎn)，在這些農業(yè)典型場(chǎng)景中，能不能打通農業(yè)人工智能和機器人的接口，是能否實(shí)現更好的自主、高效、精準和低成本的中國特色農業(yè)應用和發(fā)展的重要基礎之一?！眴碳t說(shuō)。

喬紅所在的多模態(tài)人工智能系統全國重點(diǎn)實(shí)驗室，是我國最早開(kāi)展類(lèi)腦智能研究的國立研究機構，也是國內首個(gè)“人工智能學(xué)院”牽頭承辦單位，喬紅表示，在智慧農業(yè)領(lǐng)域，“我們希望從農業(yè)的需求出發(fā)，打通農業(yè)、AI和機器人的接口，更好地實(shí)現自主、高效、精準、低成本的中國特色農業(yè)發(fā)展和應用?！?/span>

AI賦能農業(yè)智能聯(lián)動(dòng)

和標準化程度更高的工業(yè)不同，農業(yè)生產(chǎn)的個(gè)性化、特異化色彩更強，不同的區域、不同的地塊、不同的作物對農業(yè)機械的需求不同。

“比如在農業(yè)傳感器方面，我們需要一種低成本的農業(yè)專(zhuān)用的傳感器、芯片和智能算法，我們也需要把軟硬件一體化和AI進(jìn)行設計，使得硬件設計的過(guò)程能夠更快。我們還要考慮復雜高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景無(wú)損無(wú)感的檢測?！眴碳t說(shuō)。

低成本、快設計、可實(shí)現復雜場(chǎng)景檢測的農業(yè)傳感器如何研發(fā)？喬紅提出，是否可以通過(guò)多種小型的傳感器聯(lián)合組合，形成快速、精準、低成本的智能聯(lián)動(dòng)。

“近期美國國家科學(xué)院、工程院和醫學(xué)院聯(lián)合研究，認為整體思維和系統認知分析技術(shù)是實(shí)現農業(yè)科技突破的首要前提?！眴碳t說(shuō)，“用多個(gè)小的傳感器來(lái)做事情，它的成本可以下降為原來(lái)的1/10，效率能夠提高12倍?！?/span>

如何實(shí)現這一設想，喬紅表示，目前仍面臨許多技術(shù)挑戰和難題?！耙皇侨绾畏植?，在大田、果蔬場(chǎng)景或畜禽場(chǎng)景中，怎么分布低成本的異構傳感器，使它能夠對整體建模，且可能達到概率上的穩定性，這是未來(lái)需要解決的。同時(shí)，多元異構信息怎么融合，也是需要解決的科學(xué)問(wèn)題。三是多個(gè)傳感器組在一塊，形成了怎樣的魯棒融合，使得整體能夠容錯。四是如何適應不同氣候、不同環(huán)境的農業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景，這需要把持續學(xué)習和泛化能力，引入到協(xié)同之中?！?/span>

農業(yè)機器人作用不可替代

在社會(huì )的不斷發(fā)展中，人類(lèi)日漸擺脫繁重的體力勞動(dòng)，機器乃至機器人承擔了最為艱苦的勞動(dòng)，農業(yè)亦是如此?！霸诒Ｕ霞Z食安全、搶占全球農業(yè)制高點(diǎn)、實(shí)現農業(yè)可持續發(fā)展等方面，農業(yè)機器人都有不可替代的作用，我相信是有戰略意義的?！眴碳t說(shuō)。

未來(lái)的農業(yè)機器人會(huì )是怎樣的？喬紅在演講中描繪機器人進(jìn)行農業(yè)生產(chǎn)的場(chǎng)景，機器人手是靈巧的、腳是敏捷的、眼是明亮的、腦子是聰明的，同時(shí)它的手足眼腦也是融合的，這樣的機器人，可以為人類(lèi)做很多事情。

“舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)大田或果樹(shù)生產(chǎn)的場(chǎng)景中，機器人的手必須靈巧，我們不可能給每一棵果樹(shù)、每一個(gè)果實(shí)建模，但機器人需要準確地抓到每一個(gè)蘋(píng)果，每一個(gè)草莓，它會(huì )碰觸植物，但又不會(huì )損傷到莖葉?！眴碳t說(shuō)，“它的足可以適應更廣泛的地形，現在4足已經(jīng)做得很好，未來(lái)會(huì )不會(huì )有兩足機器人，可以在不平坦的耕地上進(jìn)行作業(yè)。機器人還要有明亮的眼睛，適應不同季節、不同環(huán)境的變化，實(shí)現快速地遷移、抓取等。它還要有一個(gè)聰明的大腦，可以實(shí)現和人的暢通交流，不用下達很多指令，簡(jiǎn)單的詞匯就可以和它互動(dòng)，還可以自動(dòng)抗干擾，對一些突發(fā)狀況進(jìn)行預警或應對?！?/span>

實(shí)現這一場(chǎng)景，不只有手、眼、足、腦的設計，喬紅表示，未來(lái)的農業(yè)機器人，是一個(gè)整體，需要宏觀(guān)地做人工智能設計，“還要考慮在全都是用自主化的硬件時(shí)，能不能用軟硬件一體化的方式，來(lái)解決一些硬件的損傷造成的困難?！?/span>