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AI養豬、遙感殺蟲和衛星種糧,智慧農業真的來了

2019-09-19 09:36 PingWest品玩

导读:现如今,到场农业创新的技術力量也越来越多——卫星遥感、大数据、物联网和人工智能等等,它们正形成合力,共同作用于这个古老的领域,让它变得越来越“聪慧”。

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圖片來自“億歐網”

六十年前,生于河南農村的少女時代的我姥姥,畢生夢想就是嫁給村裏殺豬的屠夫。

“賣完了豬肉後總能剩下點豬下水豬尾巴,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後也沒能轉型爲屠夫,但他們還是在牙口胃口俱在的年月裏實現了肉食自由。

今天,在中國的北方都会,不僅肉類制品隨處可得,冬天也能吃到種類豐富的青菜,而在姥姥遙遠的記憶裏,那時候剛一入冬,全家囤積蘿蔔白菜便是“規定動作”。

姥姥说她已经很知足。她感受到的“微观幸福”与中国粮食生产在制度和技術上的创新呈正相关。

农业技術创新的一个标志事件发生在1975 年:经过十几年的潜心研究,袁隆平院士领衔、乐成培育出了杂交水稻,并推广2.3亿多亩,这让中国在当年实现了粮食亩产从300公斤到800公斤的提升、粮食总量增产200多亿公斤,多养活了 7500 多万中国人。

此後,從1976年至2005年,雜交水稻在全國的累計種植面積達到3.4億公頃,增産稻谷4.5億多噸。

農業科技的威力就這樣生動地展現在各人面前。

到了2018 年,中国农业科技进步贡献率到达 58.3%,受过科学技術培训的农业生产经营人员已经到达了 3467 万人。(数据来源:科技部)

现如今,到场农业创新的技術力量也越来越多——卫星遥感、大数据、物联网和人工智能等等,它们正形成合力,共同作用于这个古老的领域,让它变得越来越“聪慧”。

AI養殖,豬的心思你別猜

“母猪今日进食量已经到达尺度,停止喂食!” 现如今,国内一些猪场的工作人员就能在移动端看到这样的提醒。

中國是世界生豬養殖和豬肉消費第一大國,生豬養殖量和存欄量均占全球總數一半以上。但對于中國的養殖戶來說,養豬一直以來都是一個極耗心力的勞動密集型産業。

猪吃了多少饲 、长了多少肉、有没有着凉、有没有抑郁和是否受孕……猪转达出的每一个信号都需要养殖户紧密注意,稍有疏漏,就可能造成严峻的后果。因此,养殖场里少不了人日夜巡舍,养殖户也往往住在离猪圈不远的地方,与猪同呼吸共进退。

然而事實上,豬心畢竟隔肚皮,哪怕與豬旦夕相處多年,也沒人敢說自己一眼就能看穿豬的狀態是否一切正常。有些對養殖效率來說至關重要的指標,好比母豬是否受孕,就連母豬自己也不知道。

所幸,人工智能的到场已经在悄悄改变千百年来人猪共处的模式,在中国乡村掀起一场新的技術革命。

2017年,京東數科工程師李佳隆第一次來到山東濱州調查小型養豬場,盡管做好了心理准備,但還是被豬場撲面而來的臭味熏得流出了眼淚。

在此前的工作经验中,工程师们接触的多数是科技感很强的场景,无论是广泛應用了搬运机器人的堆栈还是银行,都机械化水平很高。而猪场朴素的基础条件在瞬间把他们拉回了现实。“到了猪场才发现,我们真的是一个象牙塔里的团队。”李佳隆说道,“都 2017 年了,农户还在肩扛饲料、手工拌料和手动称重,所有的环节都要人来做。”

勞動力投入大,也是國內生豬飼養最大的特征。大到豬的生産出欄,小到豬的吃喝拉撒,都不能離開人的監控。

舉個例子,母豬生産時如果無人看護,就很有可能在翻身時壓死小豬仔,爲了保證生産安全,養殖戶经常要親自在豬圈旁守候到深夜。

此外,記錄豬的日常數據也是非常麻煩又不得不做的事。好比給豬稱體重時,就要把豬一頭一頭趕到秤上,再等豬停止掙紮後才气稱重,平均稱一頭要花3分鍾時間。對于動辄上千頭豬的養殖場來說,這是一筆很大的人工成本。

目前,國內養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據,平均每個人養100頭豬已經是很厲害的産能了,然而在荷蘭丹麥等機械化水平高的養豬大國,一個人能養180頭豬甚至更多。

在工程師眼裏,這些困擾農戶多年的“辛苦活兒”,正是AI的用武之地:人不行能捕捉豬發出的每一個信號,但機器人可以。

據李佳隆介紹,目前京東數科開發的智能養殖巡檢機器人集成了3D深度攝像頭和溫濕度感應器,可以檢測豬舍氣體、溫度、濕度,並把信息反饋到利用中心,方便工作人員及時做出調整。

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同时,京东农牧的机器人还有“猪脸识别”技術,不光认得每一头猪,还能知道这头猪需要吃多少。每头猪的数据和智能饲喂机同步,可以做到不让猪少吃一口,也不让猪多吃一克,做到好不胖不瘦刚刚好。

传统饲养模式下,猪只能凭力气抢食,结果劲儿小的猪出栏时体重可能只有70公斤,而劲儿大的肥猪体重可以到达130公斤。應用猪脸识别智能饲喂系统之后,同一栏猪出栏时的体重差异可以缩小到5%之内。

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另一邊廂,阿裏工程師正在與養豬科學家合作,研發能判斷母豬是否懷孕的算法,以提升豬場産仔量。

母豬有沒有懷孕是一件大事。對于豬場而言,母豬産仔量是核心競爭力。何時配種、配種之後是否懷孕、是否要重複配種,想要確定這些事宜一般要耗費一個多月。而如果母豬錯過懷孕期沒懷上,就成了養豬人口裏的:“無效飼養”。

據介紹,目前“懷孕診斷算法”已經比較成熟。養豬場內部署的多個巡邏攝像頭能夠24小時監控配種後母豬的行爲,通過睡姿、站姿、進食量等數據判斷母豬是否懷孕。譬如,睡覺喜歡四腳朝天、站著不亂跑、飯量穩定增長的母豬就大概率出現了“孕相”。

人工智能的實踐在大型養殖場中開展得如火如荼,也帶來了國內傳統生豬養殖業生産形式的更叠。

盡管豬價一路走高,但占據中國生豬養殖行業9成的頂梁柱散戶卻正在逐漸退出。

国家统计局公布数据显示,2018年,我国生猪存栏量为 42817 万头,比上年下降 3.0%,2019年上半年猪肉产量同比下降 5.5%。然而于此同时,国家统计局7月10日公布的数据显示,2019年上半年猪肉价格同比上涨 21.1%。

這種“高豬價、低存欄”的現象意味著,不少散戶已經不再因爲豬價高而擴大生産規模。

在如今人工成本提高,強調生態環境保護的配景下,規模化、集約化、精細化是養殖業的未來發展方向,而規模化與自動化對資本和養殖治理系統提出的高要求,反過來也助推養殖業的資本化與智能化。

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

遙感殺蟲,少藥多産更實在

中國不僅用不到世界9%的耕地,養活了世界近20%人口,但與此同時,中國農業化學産品消耗量也占據了全球總量的47%。農藥越用越多,越用越狠曾經是糧食産量增長背後的陰影。

在傳統農業中,大部门農戶習慣憑經驗施藥。爲了規避病蟲害的風險,對于一整塊田地往往眉毛胡子一把抓,藥往多了給,既浪費了農藥,又造成了汙染。

借助人工智能技術为农民提供病虫害遥感监测和精准科学施药服务,这是麦飞科技建立的初衷。在麦飞科技联合首创人兼麦飞农业 CEO 陈祺看来,要解决农药精准施用问题,进展现代农业,必须要借助科技赋能。

“遥感是一种通用技術,农业是遥感應用的重要垂直领域。”陈祺说。

提到遥感技術,有不少人会感到摸不着头脑。和如今广受关注的 AI、VR和计算机图像处置等技術相比,兴起于上世纪60年代的一种遥感技術,显得不那么“高精尖”。而事实上,农户想要了解农田状况,低空遥感可能是最合适的技術。

農田遙感圖像.jpg

農田遙感圖像

在农田里,每个地物目标的都会散发独特的电子辐射信息。應用搭载在无人机上的各种传感仪器收集农作物所辐射和反射的电磁波信息,并进行分析处置成像。通过遥感成像图,农田里难以观测的细节,就能一览无余地袒露在人眼下。

“肉眼可见的光谱其实只是一部门。”陈祺说。农田中发生的病虫害会对作物叶片细胞结构、色素等产生影响,从而引起反射光谱的变化,借助遥感这一穿透性探测技術,便能探知农田各处的病虫害情况。

瞄准低空农业遥感需求,2017年麦飞科技自主研发了一款无人机遥感载荷——“麦视探针”,收集作物生长情况、气象、土壤等数据,并集成 AI 算法,建立起了光谱与农作物健康状况的关系,即农作物“体检档案”。

摸清相关“底细”后,开展农田作业的载体是无人机。根据陈祺的说法,每次监测后,无人机会把每片农田作物的视觉光谱数据回传麦飞 AI 云分析计算,并快速为每块生病的农田开出“处方”,再传输给植保无人机指导喷洒农药。施药后,麦飞科技的监测机可连续抽样监测,跟踪病虫害防控效果。

数据显示,麦飞科技的遥感技術可以检测出数十种常见病虫害种类所引起的病虫害水平的分布,准确率达 90% 以上。由于麦飞科技对农田病虫害有了实时精准探测,农药施洒量平均减少 50% 以上。

不僅僅有遙感問診,麥飛還給服務過的每一塊農田建立了體檢檔案。當越來越多“無迹可循”的農田變成一目了然的數據,精准農業的基石便已經被打下。

麦飞科技的首创人兼 CEO 宫华泽介绍,“这个数据收罗不仅仅有遥感数据,还有气象信息,更为重要的是农田的基础数据,包罗农田位置、界限、土质信息、稻种品类、播种方式等等,数据会一直跟踪到最后的产量,相当于麦飞给每一块服务过的农田建立了一个定量化档案。”

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高光譜施藥處方圖

通过直接与农户签订服务合同,麦飞正在帮组合更多农户用最低的种植成本,去到达??最佳的种植效果。??每次合同的服务周期是一个生长季,以水稻种植为例,大概 4 个月。

麦飞称,这套解決方案能够资助农户降低 20%~50% 的种植成本。

衛星測控,天氣的陰晴看明白

佳格天地創始人兼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據。

在這個過程中,張弓接觸到了大氣資料、衛星影像、地面觀測數據整合成的數據組,他發現,原來美國農民都真的是“看天吃飯”的。

“通過衛星,我們能看到每個地方植物長得好欠好。”張弓告訴PingWest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。”

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佳格天地制作的吉林省農作物生長狀況圖

然而在中國,農民們“看天吃飯”,卻並不能看個分明。

想要提高产量、规避灾害,需要根据外界的情况做出更合理的推断。通过气象模型和卫星数据结合,可以做出整个中国的风场情况,如果精确到北京区域,还可以通过新的技術手段,把每一个地方的天气搞清楚。未来几天会不会下雨?明天几点几分有没有雨?都可以做出高精度的推断。

有了這些“看天”工具,我就能給出來相應的災害和相應的天氣變化,從而指導農民的行動。好比一個暴雨天氣即將過境,我們已經知道它未來要下雨,現在就不用灌溉了。

同理,通過衛星預判,也可以幫助農民幸免寒潮災害。

寒潮和我們的生活息息相關,今年蘋果漲價飛快,就是因爲去年中國的蘋果主産區受到了凍害。而今年,通過和國家農業信息中心合作,配合氣象模型,我們完全可以找到凍害高危區域,提前往地裏灌水,防止土地溫度突然下降。

在不久後的將來,中國農民很可能不用再看老天爺的臉色吃飯,看看手機就夠了。

从面朝黄土背朝天,到如今的数字智慧農業,科技企业和农民已经探究出了一条精准农业之路,带领我们窥见了中国农业的未来。