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AI養(yǎng)豬、遙感殺蟲和衛(wèi)星種糧,智慧農(nóng)業(yè)真的來了

2019-09-19 09:36 PingWest品玩

導(dǎo)讀:現(xiàn)如今,參與農(nóng)業(yè)創(chuàng)新的技術(shù)力量也越來越多——衛(wèi)星遙感、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等等,它們正形成合力,共同作用于這個古老的領(lǐng)域,讓它變得越來越“聰明”。

農(nóng)業(yè),水稻?,衛(wèi)星遙感,大數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng),人工智能

圖片來自“億歐網(wǎng)”

六十年前,生于河南農(nóng)村的少女時代的我姥姥,畢生夢想就是嫁給村里殺豬的屠夫。

“賣完了豬肉后總能剩下點(diǎn)豬下水豬尾巴,那時候做夢都想吃豬肉。”姥姥的邏輯非常簡單。

雖然我教了一輩子書的姥爺最后也沒能轉(zhuǎn)型為屠夫,但他們還是在牙口胃口俱在的年月里實現(xiàn)了肉食自由。

今天,在中國的北方城市,不僅肉類制品隨處可得,冬天也能吃到種類豐富的青菜,而在姥姥遙遠(yuǎn)的記憶里,那時候剛一入冬,全家囤積蘿卜白菜便是“規(guī)定動作”。

姥姥說她已經(jīng)很知足。她感受到的“微觀幸?!迸c中國糧食生產(chǎn)在制度和技術(shù)上的創(chuàng)新呈正相關(guān)。

農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的一個標(biāo)志事件發(fā)生在1975 年:經(jīng)過十幾年的潛心研究,袁隆平院士領(lǐng)銜、成功培育出了雜交水稻,并推廣2.3億多畝,這讓中國在當(dāng)年實現(xiàn)了糧食畝產(chǎn)從300公斤到800公斤的提升、糧食總量增產(chǎn)200多億公斤,多養(yǎng)活了 7500 多萬中國人。

此后,從1976年至2005年,雜交水稻在全國的累計種植面積達(dá)到3.4億公頃,增產(chǎn)稻谷4.5億多噸。

農(nóng)業(yè)科技的威力就這樣生動地展現(xiàn)在大家面前。

到了2018 年,中國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到 58.3%,受過科學(xué)技術(shù)培訓(xùn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營人員已經(jīng)達(dá)到了 3467 萬人。(數(shù)據(jù)來源:科技部)

現(xiàn)如今,參與農(nóng)業(yè)創(chuàng)新的技術(shù)力量也越來越多——衛(wèi)星遙感、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等等,它們正形成合力,共同作用于這個古老的領(lǐng)域,讓它變得越來越“聰明”。

AI養(yǎng)殖,豬的心思你別猜

“母豬今日進(jìn)食量已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),停止喂食!” 現(xiàn)如今,國內(nèi)一些豬場的工作人員就能在移動端看到這樣的提醒。

中國是世界生豬養(yǎng)殖和豬肉消費(fèi)第一大國,生豬養(yǎng)殖量和存欄量均占全球總數(shù)一半以上。但對于中國的養(yǎng)殖戶來說,養(yǎng)豬一直以來都是一個極耗心力的勞動密集型產(chǎn)業(yè)。

豬吃了多少飼 、長了多少肉、有沒有著涼、有沒有抑郁和是否受孕……豬傳達(dá)出的每一個信號都需要養(yǎng)殖戶密切注意,稍有疏漏,就可能造成嚴(yán)重的后果。因此,養(yǎng)殖場里少不了人日夜巡舍,養(yǎng)殖戶也往往住在離豬圈不遠(yuǎn)的地方,與豬同呼吸共進(jìn)退。

然而事實上,豬心畢竟隔肚皮,哪怕與豬朝夕相處多年,也沒人敢說自己一眼就能看穿豬的狀態(tài)是否一切正常。有些對養(yǎng)殖效率來說至關(guān)重要的指標(biāo),比如母豬是否受孕,就連母豬自己也不知道。

所幸,人工智能的參與已經(jīng)在悄悄改變千百年來人豬共處的模式,在中國鄉(xiāng)村掀起一場新的技術(shù)革命。

2017年,京東數(shù)科工程師李佳隆第一次來到山東濱州調(diào)查小型養(yǎng)豬場,盡管做好了心理準(zhǔn)備,但還是被豬場撲面而來的臭味熏得流出了眼淚。

在此前的工作經(jīng)驗中,工程師們接觸的大都是科技感很強(qiáng)的場景,無論是廣泛應(yīng)用了搬運(yùn)機(jī)器人的倉庫還是銀行,都機(jī)械化程度很高。而豬場樸素的基礎(chǔ)條件在瞬間把他們拉回了現(xiàn)實?!暗搅素i場才發(fā)現(xiàn),我們真的是一個象牙塔里的團(tuán)隊?!崩罴崖≌f道,“都 2017 年了,農(nóng)戶還在肩扛飼料、手工拌料和手動稱重,所有的環(huán)節(jié)都要人來做?!?/p>

勞動力投入大,也是國內(nèi)生豬飼養(yǎng)最大的特征。大到豬的生產(chǎn)出欄,小到豬的吃喝拉撒,都不能離開人的監(jiān)控。

舉個例子,母豬生產(chǎn)時如果無人看護(hù),就很有可能在翻身時壓死小豬仔,為了保證生產(chǎn)安全,養(yǎng)殖戶常常要親自在豬圈旁守候到深夜。

此外,記錄豬的日常數(shù)據(jù)也是非常麻煩又不得不做的事。比如給豬稱體重時,就要把豬一頭一頭趕到秤上,再等豬停止掙扎后才能稱重,平均稱一頭要花3分鐘時間。對于動輒上千頭豬的養(yǎng)殖場來說,這是一筆很大的人工成本。

目前,國內(nèi)養(yǎng)殖場的工人們每天平均要花1個半小時來記錄豬場的各類數(shù)據(jù),平均每個人養(yǎng)100頭豬已經(jīng)是很厲害的產(chǎn)能了,然而在荷蘭丹麥等機(jī)械化程度高的養(yǎng)豬大國,一個人能養(yǎng)180頭豬甚至更多。

在工程師眼里,這些困擾農(nóng)戶多年的“辛苦活兒”,正是AI的用武之地:人不可能捕捉豬發(fā)出的每一個信號,但機(jī)器人可以。

據(jù)李佳隆介紹,目前京東數(shù)科開發(fā)的智能養(yǎng)殖巡檢機(jī)器人集成了3D深度攝像頭和溫濕度感應(yīng)器,可以檢測豬舍氣體、溫度、濕度,并把信息反饋到控制中心,方便工作人員及時做出調(diào)整。

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同時,京東農(nóng)牧的機(jī)器人還有“豬臉識別”技術(shù),不但認(rèn)得每一頭豬,還能知道這頭豬需要吃多少。每頭豬的數(shù)據(jù)和智能飼喂機(jī)同步,可以做到不讓豬少吃一口,也不讓豬多吃一克,做到好不胖不瘦剛剛好。

傳統(tǒng)飼養(yǎng)模式下,豬只能憑力氣搶食,結(jié)果勁兒小的豬出欄時體重可能只有70公斤,而勁兒大的肥豬體重可以達(dá)到130公斤。應(yīng)用豬臉識別智能飼喂系統(tǒng)之后,同一欄豬出欄時的體重差異可以縮小到5%之內(nèi)。

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另一邊廂,阿里工程師正在與養(yǎng)豬科學(xué)家合作,研發(fā)能判斷母豬是否懷孕的算法,以提升豬場產(chǎn)仔量。

母豬有沒有懷孕是一件大事。對于豬場而言,母豬產(chǎn)仔量是核心競爭力。何時配種、配種之后是否懷孕、是否要重復(fù)配種,想要確定這些事宜一般要耗費(fèi)一個多月。而如果母豬錯過懷孕期沒懷上,就成了養(yǎng)豬人口里的:“無效飼養(yǎng)”。

據(jù)介紹,目前“懷孕診斷算法”已經(jīng)比較成熟。養(yǎng)豬場內(nèi)布置的多個巡邏攝像頭能夠24小時監(jiān)控配種后母豬的行為,通過睡姿、站姿、進(jìn)食量等數(shù)據(jù)判斷母豬是否懷孕。譬如,睡覺喜歡四腳朝天、站著不亂跑、飯量穩(wěn)定增長的母豬就大概率出現(xiàn)了“孕相”。

人工智能的實踐在大型養(yǎng)殖場中開展得如火如荼,也帶來了國內(nèi)傳統(tǒng)生豬養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)形式的更迭。

盡管豬價一路走高,但占據(jù)中國生豬養(yǎng)殖行業(yè)9成的頂梁柱散戶卻正在逐漸退出。

國家統(tǒng)計局公布數(shù)據(jù)顯示,2018年,我國生豬存欄量為 42817 萬頭,比上年下降 3.0%,2019年上半年豬肉產(chǎn)量同比下降 5.5%。然而于此同時,國家統(tǒng)計局7月10日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2019年上半年豬肉價格同比上漲 21.1%。

這種“高豬價、低存欄”的現(xiàn)象意味著,不少散戶已經(jīng)不再因為豬價高而擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

在如今人工成本提高,強(qiáng)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的背景下,規(guī)?;?、集約化、精細(xì)化是養(yǎng)殖業(yè)的未來發(fā)展方向,而規(guī)?;c自動化對資本和養(yǎng)殖管理系統(tǒng)提出的高要求,反過來也助推養(yǎng)殖業(yè)的資本化與智能化。

而在吉林長白山和四川宜賓等地的AI試點(diǎn)豬場里日夜不停,用集成攝像頭“眼睛”觀察著欄內(nèi)生豬的巡檢機(jī)器人,又好像在宣誓著,一個新的時代即將到來。

遙感殺蟲,少藥多產(chǎn)更實在

中國不僅用不到世界9%的耕地,養(yǎng)活了世界近20%人口,但與此同時,中國農(nóng)業(yè)化學(xué)產(chǎn)品消耗量也占據(jù)了全球總量的47%。農(nóng)藥越用越多,越用越狠曾經(jīng)是糧食產(chǎn)量增長背后的陰影。

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中,大部分農(nóng)戶習(xí)慣憑經(jīng)驗施藥。為了規(guī)避病蟲害的風(fēng)險,對于一整塊田地往往眉毛胡子一把抓,藥往多了給,既浪費(fèi)了農(nóng)藥,又造成了污染。

借助人工智能技術(shù)為農(nóng)民提供病蟲害遙感監(jiān)測和精準(zhǔn)科學(xué)施藥服務(wù),這是麥飛科技成立的初衷。在麥飛科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼麥飛農(nóng)業(yè) CEO 陳祺看來,要解決農(nóng)藥精準(zhǔn)施用問題,發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè),必須要借助科技賦能。

“遙感是一種通用技術(shù),農(nóng)業(yè)是遙感應(yīng)用的重要垂直領(lǐng)域?!标愳髡f。

提到遙感技術(shù),有不少人會感到摸不著頭腦。和如今廣受關(guān)注的 AI、VR和計算機(jī)圖像處理等技術(shù)相比,興起于上世紀(jì)60年代的一種遙感技術(shù),顯得不那么“高精尖”。而事實上,農(nóng)戶想要了解農(nóng)田狀況,低空遙感可能是最合適的技術(shù)。

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農(nóng)田遙感圖像

在農(nóng)田里,每個地物目標(biāo)的都會散發(fā)獨(dú)特的電子輻射信息。應(yīng)用搭載在無人機(jī)上的各種傳感儀器收集農(nóng)作物所輻射和反射的電磁波信息,并進(jìn)行分析處理成像。通過遙感成像圖,農(nóng)田里難以觀測的細(xì)節(jié),就能一覽無余地暴露在人眼下。

“肉眼可見的光譜其實只是一部分?!标愳髡f。農(nóng)田中發(fā)生的病蟲害會對作物葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)、色素等產(chǎn)生影響,從而引起反射光譜的變化,借助遙感這一穿透性探測技術(shù),便能探知農(nóng)田各處的病蟲害情況。

瞄準(zhǔn)低空農(nóng)業(yè)遙感需求,2017年麥飛科技自主研發(fā)了一款無人機(jī)遙感載荷——“麥視探針”,收集作物生長情況、氣象、土壤等數(shù)據(jù),并集成 AI 算法,建立起了光譜與農(nóng)作物健康狀況的關(guān)系,即農(nóng)作物“體檢檔案”。

摸清相關(guān)“底細(xì)”后,開展農(nóng)田作業(yè)的載體是無人機(jī)。根據(jù)陳祺的說法,每次監(jiān)測后,無人機(jī)會把每片農(nóng)田作物的視覺光譜數(shù)據(jù)回傳麥飛 AI 云分析計算,并快速為每塊生病的農(nóng)田開出“處方”,再傳輸給植保無人機(jī)指導(dǎo)噴灑農(nóng)藥。施藥后,麥飛科技的監(jiān)測機(jī)可持續(xù)抽樣監(jiān)測,跟蹤病蟲害防控效果。

數(shù)據(jù)顯示,麥飛科技的遙感技術(shù)可以檢測出數(shù)十種常見病蟲害種類所引起的病蟲害程度的分布,準(zhǔn)確率達(dá) 90% 以上。由于麥飛科技對農(nóng)田病蟲害有了實時精準(zhǔn)探測,農(nóng)藥施灑量平均減少 50% 以上。

不僅僅有遙感問診,麥飛還給服務(wù)過的每一塊農(nóng)田建立了體檢檔案。當(dāng)越來越多“無跡可循”的農(nóng)田變成一目了然的數(shù)據(jù),精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基石便已經(jīng)被打下。

麥飛科技的創(chuàng)始人兼 CEO 宮華澤介紹,“這個數(shù)據(jù)采集不僅僅有遙感數(shù)據(jù),還有氣象信息,更為重要的是農(nóng)田的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),包括農(nóng)田位置、邊界、土質(zhì)信息、稻種品類、播種方式等等,數(shù)據(jù)會一直跟蹤到最后的產(chǎn)量,相當(dāng)于麥飛給每一塊服務(wù)過的農(nóng)田建立了一個定量化檔案。”

高光譜施藥.jpg

高光譜施藥處方圖

通過直接與農(nóng)戶簽訂服務(wù)合同,麥飛正在幫組合更多農(nóng)戶用最低的種植成本,去達(dá)到??最佳的種植效果。??每次合同的服務(wù)周期是一個生長季,以水稻種植為例,大概 4 個月。

麥飛稱,這套解決方案能夠幫助農(nóng)戶降低 20%~50% 的種植成本。

衛(wèi)星測控,天氣的陰晴看明白

佳格天地創(chuàng)始人兼CEO張弓,在“回國種地”前曾在NASA埃姆斯研究中心研究了八年空間數(shù)據(jù)。

在這個過程中,張弓接觸到了大氣資料、衛(wèi)星影像、地面觀測數(shù)據(jù)整合成的數(shù)據(jù)組,他發(fā)現(xiàn),原來美國農(nóng)民都真的是“看天吃飯”的。

“通過衛(wèi)星,我們能看到每個地方植物長得好不好?!睆埞嬖VPingWest品玩,“這個精度很高,可以到米級別,每塊地的狀況我們都知道?!?/p>

吉林省農(nóng)作物生長狀況圖.jpg

佳格天地制作的吉林省農(nóng)作物生長狀況圖

然而在中國,農(nóng)民們“看天吃飯”,卻并不能看個分明。

想要提高產(chǎn)量、規(guī)避災(zāi)害,需要根據(jù)外界的情況做出更合理的判斷。通過氣象模型和衛(wèi)星數(shù)據(jù)結(jié)合,可以做出整個中國的風(fēng)場情況,如果精確到北京區(qū)域,還可以通過新的技術(shù)手段,把每一個地方的天氣搞清楚。未來幾天會不會下雨?明天幾點(diǎn)幾分有沒有雨?都可以做出高精度的判斷。

有了這些“看天”工具,我就能給出來相應(yīng)的災(zāi)害和相應(yīng)的天氣變化,從而指導(dǎo)農(nóng)民的行動。比如一個暴雨天氣即將過境,我們已經(jīng)知道它未來要下雨,現(xiàn)在就不用灌溉了。

同理,通過衛(wèi)星預(yù)判,也可以幫助農(nóng)民避免寒潮災(zāi)害。

寒潮和我們的生活息息相關(guān),今年蘋果漲價飛快,就是因為去年中國的蘋果主產(chǎn)區(qū)受到了凍害。而今年,通過和國家農(nóng)業(yè)信息中心合作,配合氣象模型,我們完全可以找到凍害高危區(qū)域,提前往地里灌水,防止土地溫度突然下降。

在不久后的將來,中國農(nóng)民很可能不用再看老天爺?shù)哪樕燥?,看看手機(jī)就夠了。

從面朝黃土背朝天,到如今的數(shù)字智慧農(nóng)業(yè),科技企業(yè)和農(nóng)民已經(jīng)探索出了一條精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)之路,帶領(lǐng)我們窺見了中國農(nóng)業(yè)的未來。