人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用

策劃/本刊編輯部 文/本刊記者 陳艮霞

農(nóng)業(yè)的痛點(diǎn)是減少作業(yè)人員，提高作業(yè)質(zhì)量，提升作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本。智能農(nóng)機(jī)舉足輕重，自動駕駛農(nóng)機(jī)將成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分。我國智慧農(nóng)業(yè)和人工智能總體發(fā)展處于初級階段，要苦練基本功，研究行業(yè)具有類人智能的核心機(jī)器，推進(jìn)AI 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究。創(chuàng)新驅(qū)動農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展，要認(rèn)真研究農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題，要突出強(qiáng)化問題意識，堅(jiān)持問題導(dǎo)向的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展研究。

人工智能技術(shù)自1956年誕生以來，就開始了在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的探索，但由于當(dāng)時技術(shù)水平限制，并未給農(nóng)業(yè)帶來太多實(shí)質(zhì)性的變革。進(jìn)入21世紀(jì)后，人工智能技術(shù)在工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，也給農(nóng)業(yè)的進(jìn)步帶來了機(jī)遇。應(yīng)用農(nóng)業(yè)人工智能技術(shù)可以提高勞動生產(chǎn)率、資源利用率和土地產(chǎn)出率，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險能力，保障國家糧食安全和生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的跨越式發(fā)展。一直以來，人們都在關(guān)注人工智能是如何影響醫(yī)療、服務(wù)、工業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)的發(fā)展和改變的，卻忽視了人工智能在農(nóng)業(yè)上的重要地位和作用。隨著科技的不斷發(fā)展，人們逐漸意識到人類已經(jīng)具備了設(shè)計(jì)和建造智慧型設(shè)施農(nóng)業(yè)所需的硬件和軟件技術(shù)條件，完成工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智慧農(nóng)業(yè)時代已經(jīng)到來。

本世紀(jì)初,部分發(fā)達(dá)國家如美、英、日等國家，已經(jīng)做出了將高新技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上的大膽嘗試，如美國首次將GPS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械，英國成功研制出一種激光拖拉機(jī)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行精確定位，土壤及濕度分析，極大地提高了生產(chǎn)效率，并節(jié)約成本約50%，由此開啟了農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化的先河。我國的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也正在由機(jī)械化走向智能化。

農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化應(yīng)用

隨著植保無人機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等高科技智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械以其生產(chǎn)高效率、操作簡便化等優(yōu)勢，受到很多農(nóng)民的青睞，許多農(nóng)民紛紛選購各種高科技智能化農(nóng)機(jī)用于當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，依靠高科技力量助力農(nóng)業(yè)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式正悄然發(fā)生著變化。農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化應(yīng)用正在改變我們的生活，那么農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化應(yīng)用體現(xiàn)在哪些方面呢？

農(nóng)機(jī)自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自動耕地和收割：農(nóng)機(jī)自動駕駛是指拖拉機(jī)、收獲機(jī)通過感知、定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)作業(yè)環(huán)境、位置感知，利用路徑規(guī)劃技術(shù)及液壓控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)按規(guī)劃軌跡自主行駛。農(nóng)機(jī)自動駕駛有助于減少人工勞動成本、提高作業(yè)精準(zhǔn)性和提升作業(yè)效率。當(dāng)前農(nóng)機(jī)自動駕駛多采用導(dǎo)航定位的方式，實(shí)現(xiàn)全局路徑規(guī)劃、自動駕駛。一方面可在衛(wèi)星導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，利用視覺結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對局部環(huán)境的狀態(tài)解析，對障礙物進(jìn)行識別、檢測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全局及局部多維度環(huán)境感知。另一方面可以根據(jù)地貌和土地材質(zhì)進(jìn)行耕深的自動調(diào)節(jié)。Kinze大型農(nóng)機(jī)企業(yè)早在2012年就參考谷歌的自駕系統(tǒng)打造出自動農(nóng)耕機(jī)、收割機(jī)，只要在耕作時把會遇到的狀況與田地信息一同輸入GPS系統(tǒng)，拖拉機(jī)會根據(jù)GPS系統(tǒng)紀(jì)錄指示行駛，依循前方進(jìn)行紅外線掃射，以避免撞上障礙物。

精準(zhǔn)播種技術(shù)應(yīng)用：精準(zhǔn)播種是指在播種過程中，確保種子與種子之間有合理的間距，適宜的播量。進(jìn)而確保作物較大化攝取陽光、水分和礦物質(zhì)，充分利用土地等資源，保證作物產(chǎn)量。當(dāng)前，播種機(jī)多為純機(jī)械式結(jié)構(gòu)，其工作方式為按一定時間間隔排出種子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)種子間距一致。排出種子的時間間隔可根據(jù)拖拉機(jī)行走的速度設(shè)定，但機(jī)械作業(yè)的不穩(wěn)定性，存在單次排不出種子或單次排出多個種子的問題。因此，可在播種機(jī)上加裝攝像頭，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對種子拋灑過程進(jìn)行分析，實(shí)時記錄，標(biāo)識未播、多播種子的位置或編號，替代人工識別方式，減少勞動成本。智能播種機(jī)器人還可以通過探測裝置獲取土壤信息，然后通過算法得出較優(yōu)化的播種密度并且自動播種。美國愛荷華州的發(fā)明家DavidDorhout 研發(fā)的智能播種機(jī)器人Prospero 就是這樣的智能機(jī)器人。

收獲機(jī)械的智能應(yīng)用：谷物收獲機(jī)械智能化有助于小麥、水稻和玉米等谷物的智能化收割。谷物清選檢測是收獲機(jī)作業(yè)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，如小麥?zhǔn)斋@機(jī)作業(yè)，首先通過割臺對小麥進(jìn)行收割，然后通過滾筒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、凹板間隙調(diào)節(jié)對小麥進(jìn)行脫粒、分離和清選。收獲機(jī)的行駛速度、割臺高度、滾筒轉(zhuǎn)速、凹板間隙等參數(shù)是影響脫粒、分離和清選的關(guān)鍵。可在收獲機(jī)作業(yè)倉中安裝攝像頭，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對小麥脫粒破損粒進(jìn)行實(shí)時檢測，利用深度學(xué)習(xí)方法，找到行駛速度、割臺高度和滾筒轉(zhuǎn)速，進(jìn)而根據(jù)作物狀態(tài)不同，及時調(diào)整以便將作物收獲干凈。收獲機(jī)械還可以根據(jù)收獲谷物的不同來進(jìn)行行駛速度、割臺高度和滾筒轉(zhuǎn)速的調(diào)整。智能果木采摘機(jī)器可以完成蘋果、葡萄等水果采摘。AboundantRobotics是來自美國加州的農(nóng)業(yè)機(jī)器人公司，目前他們已經(jīng)上市的是一款蘋果采摘機(jī)器人，可以在不破壞蘋果樹和蘋果的前提下達(dá)到一秒一個的采摘速度。蘋果采摘機(jī)器人通過攝像裝置獲取果樹的照片，用圖片識別技術(shù)去定位那些適合采摘的蘋果，然后用機(jī)械手臂和真空管道進(jìn)行采摘，一點(diǎn)都不會傷到果樹和蘋果。

植保機(jī)械的智能應(yīng)用：植物保護(hù)是農(nóng)林生產(chǎn)的重要組成部分。是確保農(nóng)林業(yè)豐產(chǎn)豐收的重要措施之一。為了經(jīng)濟(jì)而有效地進(jìn)行植物保護(hù)，應(yīng)發(fā)揮各種防治方法和積極作用，貫徹“預(yù)防為主，綜合防治”的方針，把病、蟲、草害以及其他有害生物消滅于危害之前，不使其成災(zāi)。

近日，中國大疆農(nóng)業(yè)公司發(fā)布了一系列植保無人飛機(jī)包括T20、播撒系統(tǒng)2.0等智能農(nóng)機(jī)。而大疆農(nóng)業(yè)希望以安全基石、高質(zhì)高效、惠農(nóng)強(qiáng)農(nóng)為關(guān)鍵舉措，提供更好的工具與服務(wù)來支持更多人投身三農(nóng)。為了提升作業(yè)安全，T20 配置了行業(yè)首創(chuàng)的全向避障雷達(dá)，其采用點(diǎn)云成像，且分辨率較上一代提升一倍，除了可360 度感知農(nóng)田障礙物并自動繞障外，還可實(shí)現(xiàn)定高作業(yè)。此外，這款雷達(dá)運(yùn)作不受環(huán)境光線及塵土影響，配合實(shí)時圖像監(jiān)控系統(tǒng)及夜間探照燈，讓飛手輕松保障設(shè)備的全天候作業(yè)安全。T20的發(fā)布，也讓目前全球領(lǐng)先的雷達(dá)技術(shù)，將次降低使用門檻，惠及廣大用戶。

為了保證施藥安全，T20 在精準(zhǔn)噴灑模塊同樣有眾多改進(jìn)與優(yōu)化。其采用了8噴頭、4水泵、4通道流量設(shè)計(jì)，噴灑流量可達(dá)6 L/min。各通道流量可自動校準(zhǔn)，且保證每路藥液輸出的精度。T20 標(biāo)配了行業(yè)首創(chuàng)的主動閥門控制系統(tǒng)，能支持更高的動態(tài)流量范圍，自動排氣和更高頻點(diǎn)噴，保證藥液噴灑毫秒級啟停。對噴頭布置與風(fēng)場進(jìn)行優(yōu)化后，T20 噴灑霧滴的均勻度有超過20%的提升，有效噴幅達(dá)到7 m。T20 整體結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了優(yōu)化，強(qiáng)度提升了30%，維修難度降低30%，保證80%的損壞在0.5 h內(nèi)可完成快修。T20標(biāo)配雙IMU、雙氣壓計(jì)、GNSS RTK雙冗余系統(tǒng)，為復(fù)雜的工作環(huán)境提供穩(wěn)定的監(jiān)控能力。此外，T20的航電板、電調(diào)等核心模塊的防護(hù)級別達(dá)到IP67，讓植保機(jī)在作業(yè)完后可直接水洗，方便清潔。

播撒系統(tǒng)2.0擁有20 L大容量，流量達(dá)到15 kg/min，播幅達(dá)到7 m。這款播撒系統(tǒng)還支持快速換裝，只需3 min 即可裝配至T20 上，從容應(yīng)對多種作業(yè)需求。這款播撒系統(tǒng)支持多種作業(yè)場景，如水稻直播、油菜籽播撒、草原補(bǔ)播、蝦稻田飼料播撒作業(yè)皆可輕松完成，播撒效果均勻出色。以水稻直播為例，這款播撒系統(tǒng)可提供約70～80 倍于人工的作業(yè)效率。

農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展方向

現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)在很多作物收獲環(huán)節(jié)進(jìn)行應(yīng)用。例如甘蔗、土豆和花生的收獲，青飼收割、牧草收割打捆和大豆的收獲。對于不同收獲對象，人工智能可以自動調(diào)節(jié)參數(shù)，例如收獲土豆、花生等地下作物時，要及時調(diào)整入土深度，保證收獲干凈。人工智能還可以通過算法給出各種較優(yōu)化的方案，比如根據(jù)土壤環(huán)境狀況，結(jié)合市場行情預(yù)測，從而給出當(dāng)年該地適合種玉米還是大豆。人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新方向，它需要依靠計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)和智能設(shè)備來提高作物產(chǎn)量，并降低人工勞動力的投入，減少農(nóng)藥、水和肥料的浪費(fèi)。

在種子檢測方面，種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)資料之一，種子質(zhì)量直接關(guān)系到作物產(chǎn)量。種子的純度和安全性檢測，是提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。因此，利用圖像分析技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等非破壞性的方法對種子進(jìn)行準(zhǔn)確的評估，對提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量起到了很好的保障作用。

在智能種植方面，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，需要耗費(fèi)大量的人力、物力。搭載人工智能技術(shù)的機(jī)器人將有助于緩解農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，大大降低土地對勞動力的需求量。例如在種植、管理、采摘、分揀等環(huán)節(jié)都可以通過智能機(jī)器人來完成，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植的智能化與自動化。

在作物監(jiān)控方面，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的很多方面，大部分工作是通過對農(nóng)作物外觀的判斷進(jìn)行的，例如農(nóng)作物的生長狀態(tài)、病蟲害監(jiān)測以及雜草辨別等。在過去，這些工作是通過人的肉眼去觀察，但是這存在兩個問題：一是農(nóng)民并不能保證根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出的判斷是完全正確的；二是由于沒有專業(yè)人士及時到現(xiàn)場診斷，可能會使農(nóng)作物病情延誤或加重。人工智能技術(shù)可在農(nóng)作物檢測中提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，通過機(jī)器人視覺技術(shù)，模擬人類的視覺功能，從客觀事物的圖像中獲取信息并處理和分析。

在土壤灌溉方面，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備機(jī)器學(xué)習(xí)能力，能夠根據(jù)檢測得到的氣候指數(shù)和當(dāng)?shù)氐乃臍庀笥^測數(shù)據(jù)，選擇最佳灌溉規(guī)劃策略。通過對土壤濕度的實(shí)時監(jiān)控，利用周期灌溉、自動灌溉等多種方式，提高灌溉精準(zhǔn)度和水的利用率。這樣既能節(jié)省用水，又能保證農(nóng)作物良好的生長環(huán)境。

在智能圖像識別方面，以前我們在野外看到一個不認(rèn)識的花草要查閱資料才能知道是什么花草，如今我們可以通過各種識圖軟件對著花草拍照掃描一下就知道了，這就是電腦圖像識別技術(shù)。如今借助機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，智能圖像識別準(zhǔn)確率越來越高，而應(yīng)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。

在土壤、病蟲害探測等智能識別系統(tǒng)方面，人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可實(shí)現(xiàn)土壤探測、病蟲害防護(hù)、產(chǎn)量預(yù)測、畜禽患病預(yù)警等功能。在土壤探測領(lǐng)域，IntelinAir公司開發(fā)了一款無人機(jī)，通過類似核磁共振成像技術(shù)拍下土壤照片，通過電腦智能分析，確定土壤肥力，精準(zhǔn)判斷適宜栽種的農(nóng)作物。

在禽畜智能穿戴產(chǎn)品方面，智能穿戴產(chǎn)品主要應(yīng)用在畜牧業(yè)，其可以實(shí)時搜集所養(yǎng)畜禽的個體信息，通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)識別畜禽的健康狀況、發(fā)情期探測和預(yù)測、喂養(yǎng)狀況等，從而及時獲得相應(yīng)處置。這些數(shù)據(jù)信息會通過配套的軟件進(jìn)行分析，采用人工智能技術(shù)分析出奶牛是否出現(xiàn)生病、排卵或是生產(chǎn)的情況，并將相應(yīng)信息自動推送給農(nóng)戶，以得到及時的處理。

成立國家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟

今年5月由40余家產(chǎn)、學(xué)、研單位構(gòu)建的國家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在河南省洛陽市正式成立。這是以智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟為基礎(chǔ)，國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略培育聯(lián)盟規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)培育的又一個覆蓋全國的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。數(shù)十家媒體齊聚現(xiàn)場，深入了解中國智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)在智能制造、鄉(xiāng)村振興、綠色發(fā)展以及國際影響力等方面的卓越成就。

國家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長表示，聯(lián)盟是創(chuàng)新之舉，務(wù)實(shí)之舉，共贏之舉。黨中央、國務(wù)院一直高度重視“三農(nóng)”事業(yè)的發(fā)展。為加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，出臺各項(xiàng)政策推動農(nóng)機(jī)工業(yè)發(fā)展，《農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動方案(2016—2025)》明確提出開展農(nóng)機(jī)領(lǐng)域制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)工作。洛陽智能農(nóng)業(yè)裝備研究院有限公司作為由農(nóng)機(jī)裝備領(lǐng)域骨干企業(yè)資本組建的公司，形成了院士領(lǐng)銜、行業(yè)專家支撐、核心人才保障的高水平人才隊(duì)伍，“國家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”的成立，本著“管理創(chuàng)新”與“技術(shù)創(chuàng)新”的雙輪驅(qū)動戰(zhàn)略，以重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)的研發(fā)供給、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和商業(yè)化為目標(biāo)，形成農(nóng)機(jī)裝備領(lǐng)域有影響力的技術(shù)創(chuàng)新平臺，助力國家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心建設(shè)落地。今后將舉全力推動落實(shí)聯(lián)盟的各項(xiàng)工作，聯(lián)盟成立后，將深耕農(nóng)機(jī)及其相關(guān)領(lǐng)域，與聯(lián)盟成員形成項(xiàng)目合作、技術(shù)交流等方式的緊密合作關(guān)系，共同推動聯(lián)盟的構(gòu)建與發(fā)展。

科技部中國民營科技促進(jìn)會常務(wù)理事、副秘書長，國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略培育聯(lián)盟理事長指出，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟要圍繞產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵共性問題開展合作，突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，形成產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；建立公共平臺，實(shí)現(xiàn)資源的有效分工與合理銜接，實(shí)行知識產(chǎn)權(quán)共享；實(shí)施技術(shù)轉(zhuǎn)移，加速科技成果的商業(yè)化運(yùn)用，聯(lián)合培養(yǎng)人才。要引導(dǎo)和支持創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，促進(jìn)科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。保障科研與生產(chǎn)緊密銜接，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力。

國家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長表示，未來國家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟將站在國家戰(zhàn)略高度推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展，聚集產(chǎn)業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)各方力量共同投入，探索可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)組織模式，整合共享優(yōu)勢資源，構(gòu)建集成研發(fā)平臺，加速農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，攻核心、補(bǔ)短板、強(qiáng)智能、建體系，構(gòu)建我國自主可控新一代農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系。

在成立大會上，來自中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、電子科技大學(xué)、河南科技大學(xué)的多位專家被聘為國家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家。

自動化和機(jī)器人為農(nóng)業(yè)帶來新變革

近年來，自動化和機(jī)器人的應(yīng)用隨處可見，從金融、醫(yī)療、家居到物聯(lián)網(wǎng)，再到交通、傳統(tǒng)制造業(yè)等，我們已經(jīng)看見了人工智能為我們構(gòu)建的多元化藍(lán)圖，同時還給我們帶來了在其他應(yīng)用場景的想象空間。其實(shí)，當(dāng)人工智能遇到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，同樣也給我們帶來了非同一般的驚喜。

各國農(nóng)業(yè)部門正在迅速采用各種先進(jìn)技術(shù)，以提高農(nóng)作物的總產(chǎn)量。人工智能是當(dāng)今數(shù)字農(nóng)業(yè)中最重要的技術(shù)之一，正在不斷實(shí)施和部署各大農(nóng)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域，以更可持續(xù)地利用相關(guān)可用資源。全球各國政府和私人研究組織一直在通過自動化、強(qiáng)效殺蟲劑和其他各種新型措施來不斷提高農(nóng)業(yè)土地的生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率。人工智能為農(nóng)業(yè)提供了各種優(yōu)勢，例如使用機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像處理技術(shù)使農(nóng)作物的產(chǎn)量最大化。其中，國際半干旱熱帶作物研究所（ICRISAT）與微軟合作開發(fā)了一個基于人工智能的播種應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序會向農(nóng)民不定期發(fā)送播種建議，并注明日期。它幫助了印度安得拉邦的許多農(nóng)民，Microsoft 和ICRISAT 將此作為試點(diǎn)計(jì)劃進(jìn)行了實(shí)踐研究。參與項(xiàng)目的農(nóng)民的反饋，通過采用這些基于人工智能的播種建議，光單產(chǎn)就提高了30%，而且在這個過程中不會產(chǎn)生任何額外的資本支出或需要在田間安裝任何傳感器。

隨著農(nóng)業(yè)無人機(jī)和智能機(jī)器人的引入，與農(nóng)產(chǎn)品增長有關(guān)的一些問題可以得到解決，包括農(nóng)業(yè)勞動力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變以及與快速增長的人口相比耕地減少的問題。根據(jù)BIS Research 最近發(fā)布的題為《全球農(nóng)業(yè)無人機(jī)和機(jī)器人市場：分析與預(yù)測，2018—2028 年》的市場報告，農(nóng)業(yè)無人機(jī)和機(jī)器人市場在2018年產(chǎn)生了25.2億美元的收入，預(yù)計(jì)還將持續(xù)以24.76%的復(fù)合年增長率增長，在2018—2028年的預(yù)測期內(nèi)，報告表明預(yù)計(jì)到2028 年，農(nóng)業(yè)無人機(jī)和機(jī)器人市場總值將達(dá)到230.6億美元。

報告根據(jù)市場的類型，應(yīng)用和區(qū)域進(jìn)一步細(xì)分農(nóng)業(yè)無人機(jī)市場。分別針對各個細(xì)分市場，按類型農(nóng)業(yè)無人機(jī)市場可以被細(xì)分為固定翼無人機(jī)、單旋翼無人機(jī)多旋翼無人機(jī)和混合VTOL無人機(jī)。無人機(jī)市場應(yīng)用領(lǐng)域的細(xì)分包括土壤和田間制圖和分析、田間農(nóng)作物監(jiān)督、農(nóng)作物健康評估和作物農(nóng)藥和試劑噴灑。另一方面，按應(yīng)用和操作對象類型將農(nóng)業(yè)機(jī)器人市場細(xì)分為擠奶機(jī)器人、水果蔬菜收割和采摘機(jī)器人、除草機(jī)器人、自動機(jī)器人拖拉機(jī)等。在2018 年，擠奶機(jī)器人占領(lǐng)了市場，但是預(yù)測表明到2028年，收割和采摘機(jī)器人有望在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。自主機(jī)器人拖拉機(jī)是其中更細(xì)分的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)它將在所有其他相關(guān)細(xì)分市場中呈現(xiàn)最有希望的增長。

市場的農(nóng)產(chǎn)品細(xì)分市場進(jìn)一步分為畜牧業(yè)水果和蔬菜、田間作物等。在2018 年，畜牧產(chǎn)品領(lǐng)域主導(dǎo)了市場，但是到2028 年，預(yù)計(jì)水果和蔬菜市場將占據(jù)主導(dǎo)地位。農(nóng)業(yè)機(jī)器人即產(chǎn)品（ARaaP）和農(nóng)業(yè)機(jī)器人即服務(wù)（ARaaS）是市場業(yè)務(wù)模型細(xì)分的子類別。在這兩個細(xì)分市場中，ARaaP在2018年占據(jù)了該細(xì)分市場的主導(dǎo)地位，預(yù)計(jì)到2028年將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。但是，在2019—2028 年的預(yù)測期內(nèi)，ARaaS 預(yù)計(jì)將以最高的復(fù)合年增長率增長。此外，室內(nèi)和室外農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)機(jī)器人在細(xì)分環(huán)境領(lǐng)域的主要市場。室內(nèi)耕作環(huán)境在2018年主導(dǎo)了市場，預(yù)計(jì)到2028年將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。但是在預(yù)測期內(nèi)，室外耕作環(huán)境預(yù)計(jì)將以兩者之間的最高復(fù)合年增長率增長。

人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛開始，面臨的挑戰(zhàn)比其他任何行業(yè)都要大，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)涉及的不可知因素太多了。地理位置、周圍環(huán)境、氣候水土、病蟲害、生物多樣性、復(fù)雜的微生物環(huán)境等，這些因素都在影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。你在一個特定環(huán)境中測試成功的算法，換一個環(huán)境未必就有用了。我們現(xiàn)階段看到的一些人工智能成功應(yīng)用的例子大都是在特定的地理環(huán)境或者特定的種植養(yǎng)殖模式。當(dāng)外界環(huán)境變換后，如何挑戰(zhàn)算法和模型是這些人工智能公司面臨的挑戰(zhàn)，這需要來自行業(yè)間以及農(nóng)學(xué)家之間更多的協(xié)作。

2017 年，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能化升級。在智能農(nóng)業(yè)方面，要研制農(nóng)業(yè)智能傳感與控制系統(tǒng)、智能化農(nóng)業(yè)裝備、農(nóng)機(jī)田間作業(yè)自主系統(tǒng)等。建立完善的天、空、地一體化的智能農(nóng)業(yè)信息遙感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能決策分析系統(tǒng)。除去國家層面的政策之外，各地政府也開始密集出臺相關(guān)政策，以解決人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中面臨的實(shí)際問題。

伴隨著新一輪科技革命浪潮的到來，人工智能技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到各個領(lǐng)域。人工智能技術(shù)成為助推我國農(nóng)業(yè)機(jī)械升級，助推農(nóng)業(yè)機(jī)械制造升級發(fā)展核心動力。本文以人工智能在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用，進(jìn)而分析農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展方向，淺析人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展中的應(yīng)用，為現(xiàn)代化智能型農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展方向和趨勢提供一些建設(shè)性意見。

相關(guān)鏈接

盤點(diǎn)我國幾大智能農(nóng)機(jī)企業(yè)

中聯(lián)重科：發(fā)力人工智能

2018 年7 月，中聯(lián)重科與吳恩達(dá)公司旗下Landing.AI 簽署了“合作框架協(xié)議”——Landing.AI將為中聯(lián)重科農(nóng)機(jī)板塊開發(fā)農(nóng)業(yè)的人工智能策略，交付人工智能產(chǎn)品，提供人工智能和相關(guān)領(lǐng)域的培訓(xùn)，并為公司建立一支人工智能團(tuán)隊(duì)，目標(biāo)是將中聯(lián)重科重機(jī)公司發(fā)展為一家人工智能農(nóng)機(jī)公司。至此，與Landing.AI 達(dá)成合作，中聯(lián)重科高起點(diǎn)跨入人工智能技術(shù)領(lǐng)域，成為國內(nèi)首家AI 農(nóng)業(yè)裝備制造企業(yè)。

中聯(lián)重科表示，當(dāng)今世界正處在新科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的交匯點(diǎn)上，智能制造已成趨勢，未來已來，中聯(lián)重科在智能化發(fā)展、人工智能轉(zhuǎn)型升級上已搶占先機(jī)，致力領(lǐng)跑行業(yè)。另外，中聯(lián)重科也發(fā)力高端農(nóng)機(jī)。2015 年，中聯(lián)重科洲際平臺產(chǎn)品——ZS1354拖拉機(jī)全球首發(fā)，標(biāo)志著中聯(lián)重科農(nóng)業(yè)機(jī)械整合全球資源，同步全球科技，歐美兩大研究院聯(lián)袂推出的第一款高端農(nóng)機(jī)產(chǎn)品正式面世。

雷沃重工：攜手百度發(fā)力自動駕駛

2018 年4 月，百度與雷沃重工簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方以實(shí)現(xiàn)自動駕駛量產(chǎn)為目標(biāo)，就農(nóng)機(jī)智慧化展開合作，用AI 賦能農(nóng)機(jī)制造，共同解決自動駕駛領(lǐng)域的技術(shù)難題，攜手開拓新領(lǐng)域，共同開啟人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用的新場景，推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的升級發(fā)展。

據(jù)悉，未來雙方的合作將首先利用Apollo1.0和1.5的開放技術(shù)，雷沃重工將提供研發(fā)車輛，在此基礎(chǔ)上充分利用Apollo平臺的高精地圖及感知避障的解決方案，充分發(fā)揮雙方各自的技術(shù)優(yōu)勢，并充分使用Apollo 開放平臺眾多合作伙伴的力量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)用場景的自動駕駛，提升農(nóng)機(jī)實(shí)施作業(yè)的精準(zhǔn)度，保證作業(yè)質(zhì)量，提高效率。未來，播種、收割等環(huán)節(jié)將逐漸實(shí)現(xiàn)無人駕駛，大大提升農(nóng)業(yè)耕作效率，解放大量勞動力。

三一重工：發(fā)力高端農(nóng)機(jī)

三一重工進(jìn)入農(nóng)業(yè)比較晚，但切入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域比較深，主要在高端農(nóng)機(jī)和無人機(jī)上發(fā)力。早在2013年，三一重工到中國農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會進(jìn)行調(diào)研時，協(xié)會便建議三一重工依托技術(shù)實(shí)力和資金進(jìn)行高端農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)和制造。2015年，三一重工正式發(fā)力高端農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)，并為新疆大田棉花作業(yè)推出液壓翻轉(zhuǎn)犁，此款產(chǎn)品可極大地節(jié)省拖拉機(jī)的油耗，降低成本、提升作業(yè)效率。

當(dāng)前，面對第四次工業(yè)革命的浪潮，三一更是瞄準(zhǔn)未來，大膽突破，創(chuàng)造性推出了無人挖掘機(jī)、無人壓路機(jī)、無人起重機(jī)、消防無人機(jī)等重量級無人裝備，引領(lǐng)行業(yè)率先邁入“無人時代”。

奔野重工：自動駕駛拖拉機(jī)

2019 年3 月，寧波奔野重工（浙拖奔野的母公司）與浙江理工大學(xué)舉行產(chǎn)學(xué)研合作簽約儀式，計(jì)劃2020年至2025年推出自動駕駛拖拉機(jī)。

該公司將在拖拉機(jī)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將智能和傳感“植入”拖拉機(jī)，使得拖拉機(jī)有能力感知、學(xué)習(xí)并與環(huán)境互動。拖拉機(jī)物聯(lián)網(wǎng)的核心就是實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、信息的全面統(tǒng)一。