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多多农研大赛:人机对抗背后,是“未来农业”人与AI共同进化的“双螺旋”

作者 / 速途网 乔志斌

编者按:似乎从人工智能诞生的那一刻开始,人与AI的对抗便从未停止,从棋盘桌上打到了桌下,从棋子之间的“兵戎相见”,到草莓田间的“甜蜜对抗”,不仅精进了人类的技艺,也升级了AI的能力。

图为第一届多多农研科技大赛决赛启动仪式

近日,由中国农业大学和拼多多共同发起,联合国粮农组织技术指导的首届“多多农研科技大赛”决赛在云南昆明正式启动。4支获得过世界金奖等奖项的农人队伍,将对阵来自荷兰、江苏、云南和中国农业科学院的4支人工智能队伍,将开展为期120天的“顶尖农人VS人工智能”高原草莓种植竞赛。

通过青年科学家和顶尖新农人的切磋与交流,探索出一条将人工智能与农业生产有效结合的道路,切实摸索出一批能在小农生产模式下有效解决实际问题的可行性方案,从而提高农产品的生产品质和经营效益,为中国农业的现代化发展作出贡献。

解农业技术之困,助力脱贫攻坚

虽然比赛是“人与AI”之间的对抗,但AI并非是用来完全取代人类,而是立足当下解决人和机器的共生问题。

细数人类发展,农业早已从刀耕火种、靠天吃饭,发展到工业化大规模作业,再到如今数字农业、智慧农业的概念的提出。人工智能技术正在被越来越多的运用到农业管理中,改变着传统农业的运营模式。

图为智多莓队程飚介绍草莓种植脱贫的现状

在“智多莓”领队程飚的介绍中,在部分边远和贫困地区,农业成为当地人民摘掉贫困帽子的重要途径之一,云南省怒江州泸水市洛本卓白族乡当地的傈僳族村民,草莓种植出来以后大概一公斤可以种到60-70元。

深山峡谷拦不住脱贫渴望,看到了希望的村民将一块块山地开垦成为草莓种植的土地。然而,当地湿热的土壤和气候并不是很适合种草莓,在农业专家的指导下走上了设备与技术升级的道路。

面对有限的专家资源,与当地层出不穷的技术问题的矛盾,精细化、可复制的数字化农业成为解决当前劳动力不足与技能不足的问题的关键。通过AI技术对人的辅助,帮助种植户根据产品的需要或者是外部环境快速作出判断,从而实现稳定地供应优质和美味的蔬果。

虽然当前的人工智能并非“全知全能”,但就如同AlphaGo在为围棋领域的造诣,对于“循规蹈矩”这件事,AI显然比人类更在行。因为每个人对于技术的理解程度不同,进而导致执行差异比较大,而机器学习的认知是标准的。所以,发展AI技术,实现农业数字化,发展智慧农业的重要途径。

来自AiCU的队员、荷兰瓦赫宁根大学博士生闵钱希曦是云南人,她希望通过大赛,与行业专家进行学习交流,并将积累的经验可以更好的服务于家乡农业和全国农业的发展。

目前,在生产端,农业存在投资回报周期长、人力管理成本高、高素质劳动人才整体稀缺等问题,使得农业的数字科技含量相比于其他行业还有很大的增长空间。因此,通过比赛产出一批切实成果,帮助小农户承担得起新技术,并从中受益,不仅是本次的大会的重要意义,也是整个行业的理想。

人机队伍高手过招,品质、效益两手抓

既然是“人机对弈”,比什么?怎么比?自然成为了比赛的核心问题。

云南省农业科学院的专家团队,为此次比赛准备的“章姬”草莓幼苗。摄影/穆功

速途网从拼多多赛事负责人了解到,除了从实际收获草莓的产量、品质、食品安全等常规方面进行较量之外,大赛评委还将把投入产出比、采取的技术方法、推广性作为重要评价指标。值得一提的是,每组选手不仅要用最少的投入,种出品质最佳、效益最高的草莓,还要提交对于数字农业与传统农业观察的建议书。

当下,中国AI农业发展相对薄弱技术主要有三点:一是农业专用传感器落后,且稳定性较差;二是植物模型与智能决策准确度低,缺乏按需决策控制;三是缺乏智能化精准作业装备。

而在AI组的方案讲解中,笔者看到了大量传感器技术的应用,来自NJAI.莓队长、南京农业大学教授倪军认为,利用多样性传感器及作物生长感知技术,可以有效减少化肥、农药用量,提升产量和品质。此前其团队已在大田粮食作物生产中的氮肥管理领域有成功经验。他表示,经过实地测算,亩省水70%、省肥50%左右,相当于每亩地节约了350元,而且还能省下400元的劳动成本。

来自云南本土的智多莓队,则计划将近红外光谱分析技术应用在草莓生长上,将光谱变化同植株生长、病虫害对应,并通过15项环境参数、7项作物参数,建立起一套草莓PCSE生长模型,并由AI自动作出种植策略判断。

CyberFarmer.HortiGraph的队员林森(左一)、杨浩(左二)、王英利(左三),正在与大赛技术专家沟通调试环境控制设施

而由两支初赛并列第四的队伍组成的CyberFarmer。HortiGraph队代表林森,则结合人工智能发展现状和智慧农业的现状,提出了“人机共舞”的新模式,将专家经验与人工智能结合,并基于云服务系统,针对与过程中的水肥、机器人、环境等方面,提供一个科学现代化的管控服务。

虽然农人队此次作为AI队的“对手”参赛,但同样也对于AI技术充满期待,来自艳九天巾帼队的队长沈海燕表示希望通过比赛,智慧农业和传统农业的成本与产量、品质将有一个清晰的数据比较,为行业带来更加明确的认知。

图为比赛基地内,纪荣喜在为草莓定植做前期准备工作 摄影/穆功

而来自江苏镇江的纪荣喜劳模工作队甚至还在各自的试验大棚中加入补光、补温设施以及检测环境的传感器,然而受限于现阶段投入成本与算法模型的限制,希望通过比赛之中的技术交流,寻找AI农业在质量、成本和效益的平衡点,进而找出可以大面积推广的技术和应用模式。

人机共舞,展现未来农业缩影

虽然比赛的双方本着互相学习的初衷,但来到富民县比赛基地,两组队伍却是严阵以待,让顶尖的种植经验遇上顶尖的智能技术,带来一场高质量的竞赛。

农人组将在传统钢架的基础上,利用丰富园艺种植经验,进行基质栽培;而AI组的设施则相对复杂,基于标准温室控制系统软件,利用人工智能及算法,远程或自动控制草莓的生长,达到最佳值。

图为AiCU队草莓大棚内,大量传感器实时监测环境与生长状况

根据现场工作人员介绍,AI组选手的温室中,配备了大量的传感器传感器和可控制模组,可以实时读取棚内光照、辐射、相对湿度、风速、辐射强度等38个生产环境参数。其中,基于大量草莓种植实践构建的AI算法模型,将会控制通风窗、水肥等温室内每个可以控制的模块,使草莓时刻保持在最佳的生长状态。这些数据将通过网络以近乎光速传递,控制速度可以实现毫秒级别,在远程可以马上做出反应。

图为参赛队伍所定制的图谱识别

在各队关于“未来农业”的愿景之中,AI并非为“取代人类”而生,而是将长期与人类协同共生的关系。据统计,2020年我国超过70岁以上的农业人口已经达到了72%,受限于教育水平与经验,导致农业生产效率不稳定。而AI就如同24小时全天候驻场的农业专家,实时调整种植环境,或为种植者提供科学专业的参考意见,减少劳动力投入的同时,更保证生产效率的稳定性。

图为比赛队伍所用到的水肥控制设备

更为重要的是,一方面,随着农业大数据的不断积累,AI模型将拥有更高的可塑性,变得越来越“聪明”。另一方面,AI可以让农业生产的关键数据可视化,机器具有感知、学习、推理和决策能力既可以服务与人,而人则可以通过成熟经验与科技迭代升级AI。

可以说,在AI农业生产实践之中,AI训练了农人,农人也训练了AI。运用双方各自擅长的不同领域,帮助另一方突破能力的瓶颈,实现了人与AI相互匹配、共同进化的“双螺旋”。

赋能全产业链条,推动农业前端技术进步

毫无疑问的是,无论结果如何,未来的中国农业都是此次比赛最大的赢家。而拼多多,作为这次大赛的发起方之一,也显示出其对于农业发展赋能的全链路升级。

作为中国最大的农产品上行平台,数据显示,去年,我们的农产品和农副产品成交额超过了1364亿元,平台的涉农活跃商家数量是58。6万家。今年第一季度,平台新增涉农商家数超过了27万家,增量规模超越2019年全年。

在实现了让农民“卖得好”、让消费者“买得好”的目标,拼多多似乎并不希望止步于此,还希望帮助农民“种得好”。以大赛为契机,基于高原草莓种植实践,加强交流与协作,为中国设施农业智慧化,提供一种能“落地” 应用的智慧种植解决方案。

图为拼多多副总裁陈秋在决赛开幕式上致辞

拼多多副总裁陈秋在决赛开幕式上表示:“前端技术进步的一小步,有可能会重塑从生产到流通的全产业链条,从而为农产品带来更多的附加值,为规模庞大的农业种植者们带来更多收入。”

此外,陈秋还表示:“‘多多农研科技大赛’不仅仅是一次比赛,而是一个具有长期战略价值的系统性工程。”而通过技术创新的方式,帮助农户提升种植品质,提升附加值助力脱贫仅仅是其中的一环;同时整体提升我国农业技术水平是第二环;而推动农业生产工业化、标准化,则能进而影响到后端,使电商平台提供更为稳定、优质、可溯源的农产品,实现农产品产销全链路的升级。

如果说让农民“卖得好”是拼多多作为起家于农业、立命于农业的企业,通过新模式提升农产品流通效率,“急农民之所急”的企业责任的话;而让农民“种得好”,通过新技术的提升技术水平,从根本上提升农业生产品质提高收入,则是“想农民之所想”的社会责任的体现。

可预见到,“多多农研科技大赛”注定将成为AI技术与农业跨界的开始,为更精细化的配置农业生产资源,填补农业劳动力的未来缺口,起到一定的示范作用。

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