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首届草莓AI种植比赛 人工智能队领先顶尖农人队

2020-10-15 18:54:24       来源:    作者:

  10月15日,经过近三个月的角逐,国内首届草莓AI种植大赛的第一赛季结束,人工智能队整体领先顶尖农人队。

  7月20日,在联合国粮食及农业组织指导下,由中国农业大学和拼多多联合举办的第一届“多多农研科技大赛”在云南昆明启动,4支来自全球的AI队伍、4支来自中国草莓种植强县的顶尖农人队伍,展开为期120天的高原草莓种植挑战赛。

  如今比赛过半,第一季草莓迎来丰产。现场数据显示:AI队和顶尖农人队的草莓含糖量等指标持平,但AI队在产量上全面领先,平均超过顶尖农人队175%以上。

  同时,AI队的“算法种地”也有了阶段性成果——聚类算法、图像识别算法、碰撞算法、多层神经网络等近20种算法齐聚,有望为国内草莓种植探索出“智慧插件”,实现一键式最优种植。

  “这次是‘人机竞赛’,但也要探索人机协同,将人工经验数据化,为产区提供参考模型。”多多农研大赛组委会负责人兰克说,目前数据并不代表最终结果,更希望AI队伍和顶尖农人队伍,能够摸索出一套帮助中小种植者提升效益的最优解决方案。

  AI队伍多项指标领先云南草莓产季提前60天

  9月开始的第一个产季中,4支AI队伍和4支顶尖农人队伍,在草莓产出上已经出现了差异。

  根据大赛技术支持方,云南省农业科学院的专家团队测定数据显示,在成熟周期内果实数量对比上,智多莓、AiCU、NJAI.莓、CyberFarmer.HortiGraph四支AI队全面领先,整体均值超过顶尖农人队175%以上。

  而在平均果重指标上,CyberFarmer.HortiGraph、NJAI.莓、智多莓3支AI队伍均处于领先水平。这其中,纪荣喜劳模工作队成为唯一一支超过AI的顶尖农人队。

  在云南省农业科学院研究员阮继伟博士眼中,比赛的8支队伍“各显神通”,很快适应了高原气候下的草莓种植作业,成功将云南草莓产季提前了60天以上。

  “长江中下游草莓刚开始栽种时,大赛的第一季草莓已经丰收,仅此一项便能填补云南夏秋鲜食草莓消费的空白。” 阮继伟说道。为了支持比赛,云南省农业科学院专家团队还提供了自主研发的种苗催花和鲜果绿色高效生产2项国家技术发明专利支持。

  

  ▲位于云南昆明国家高原云果产业园的比赛基地中,第一个产季的草莓收获已进入尾声,第二个产季的花序已开始开花挂果。(摄影/穆功)

  就在7月20日开始的决赛中,顶尖农人队伍也用上了各自的“绝招”,尝试与AI一争高下。来自江苏的全国劳动模范纪荣喜,从家乡背来了油渣“秘方”作为底肥;艳九天巾帼队的孙郁晴和王琪通过调节水质酸碱度,促进草莓植株的铁元素吸收。

  “一开始我们农人队对于田间管理还是很有自信的,像人工对水肥、病虫害管理会更加及时,有一株草莓出问题都能及时解决。”孙郁晴说,这两个月下来,她们深刻认识到了农业数据化的重要性——当顶尖农人队在田间浇水、施肥时,旁边的AI组只需要对模型和反馈参数进行调整,温室的通风窗、施肥系统会进行自动调整,实现了“一身轻松搞农业”。

  接下来的第二个产季中,孙郁晴和队友们计划收集分析温室内pH值、温湿度等数据,对灌溉施肥进行更精细化控制,以提高单位面积产出和效益。

  阮继伟博士分析说,在第一个产季中,各AI队伍已逐渐熟悉大赛自动化作业平台,并且通过数据分析、算法策略制定了更加精细化的水肥管理方案,在产量上有着不错的成绩。“接下来更需要关注第二个产季的数据,顶尖农人组在产量上也有可能后发制人。”

  多种算法下地,打造“一键种植”智慧插件

  比赛的两个月中,AI队伍也在探索通过新技术,帮农人实现“一键种植”。

  在4个独立的AI温室里,应用了荷兰骑士(Ridder)集团的智能化环境控制计算机及水肥一体化系统,其集成超过50套传感器,可实时读取温湿度、光照强度值、二氧化碳浓度等45条生产环境参数,并根据预设条件对超过30条灌溉、通风参数进行自动化控制。

  40余位来自不同学科、不同领域的青年科学家,将通过竞赛专用的API接口,挑战利用创新算法完善各自的AI模型,用人工智能实现“无人值守”的草莓种植。

  “通过聚类算法、图像识别算法、碰撞算法等多种策略,我们在探索训练一套更聪敏的AI模型。它就好比医生,对草莓生长、环境情况进行‘问诊’,自动进行精细化的控制。”智多莓队长程飙介绍说,AI农业一定不是昂贵的实验室技术,他们希望通过比赛探索出真正应用到云南本土的解决方案,为小农户提供高性价比解决方案。

  目前,这支由11位来自中国科学院自动化研究所、昆明市农科院等专家组成的团队,正在尝试将决赛中摸索出的阶段性成果,在昆明周边种植草莓的家庭农场、合作社之中做部署实验。

  

  CyberFarmer.HortiGraph在AI温室内加装的摄像头,通过图像识别算法来智能侦测草莓的生长状态。(摄影/穆功)

  来自CyberFarmer.HortiGraph联队的林森、郑建峰两位博士队长,则尝试运用超过9种算法,把人工智能技术、专家经验、模型系统进行融合,建成一套标准化的草莓种植智慧决策系统。

  “像植物生长状态识别、病虫害预警等已得到验证的技术,这次我们也应用到了昆明的草莓种植中。”林森指着比赛温室内的小型摄像头说,通过图像扫描识别的方式,可以判定植物生长状态以及是否有病虫害,并由AI进行智能管理。

  AiCU队代表、荷兰瓦赫宁根大学硕士赵星是云南昆明人,今年因为疫情原因一直未能回国,但他和团队通过算法,在万里之外控制着家乡草莓的生长。

  “昆明的气候相比于荷兰得天独厚,自然环境已适合草莓基本生长,我们算法中擅长的温度、光照等精确能耗计算没有了用武之地。”赵星说,他们希望未来可以做出帮助农人们打造出一套可以正确决策水肥的算法,更“聪明省力”地种地。

  

  在各类算法的支持下,比赛基地内的草莓将在11月份很快进入第二个丰产季,并为产区输出数据经验。(摄影/穆功)

  多多农研科技大赛评委、中国农业大学信息与电气工程学院教授李道亮认为,新一代的农民,和上一代农民已有很大差别,新的生产方式必然要颠覆传统作业模式,“像这次草莓挑战赛中,就要通过智能系统把作物规律挖出来学习,探索实现智能识别、智能学习、智能决策、智能作业,这也是未来无人农业的核心。”

  帮助新农民从“卖得好”到“种得好”,也是比赛主办方拼多多的一项长期探索。多多农研大赛组委会负责人兰克认为,此次比赛虽然是“人机竞赛”,但将产出一批很有价值的“人机协同”种植方案,并输出到更多产区。

  当前,拼多多仍在加快向农业产业链上游的研发和投入。如通过与江苏省淡水水产研究所的合作,拼多多为长三角大闸蟹产区制定更适合电商平台的螃蟹销售与生产标准。同时,拼多多还在与新加坡科学技术研究署合作,研发一种经济有效的食品污染检测方法。

  “我们愿意去做大量的重投入,深度的创新,愿意扎扎实实地改造我们的传统农业,改变流通。”在这家年轻平台的五周年庆上,拼多多董事长黄峥如是说。

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责任编辑:朱梓荥
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