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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

導讀:現如今,參與農業創新的技術力量也越來越多——衛星遙感、大數據、物聯網和人工智能等等,它們正形成合力,共同作用于這個古老的領域,讓它變得越來越“聰明”。

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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里殺豬的屠夫。

“賣完了豬肉后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后也沒能轉型為屠夫,但他們還是在牙口胃口俱在的年月里實現了肉食自由。

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,而在姥姥遙遠的記憶里,那時候剛一入冬,全家囤積蘿卜白菜便是“規定動作”。

姥姥說她已經很知足。她感受到的“微觀幸福”與中國糧食生產在制度和技術上的創新呈正相關。

農業技術創新的一個標志事件發生在1975 年:經過十幾年的潛心研究,袁隆平院士領銜、成功培育出了雜交水稻,并推廣2.3億多畝,這讓中國在當年實現了糧食畝產從300公斤到800公斤的提升、糧食總量增產200多億公斤,多養活了 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到3.4億公頃,增產稻谷4.5億多噸。

農業科技的威力就這樣生動地展現在大家面前。

到了2018 年,中國農業科技進步貢獻率達到 58.3%,受過科學技術培訓的農業生產經營人員已經達到了 3467 萬人。(數據來源:科技部)

現如今,參與農業創新的技術力量也越來越多——衛星遙感、大數據、物聯網和人工智能等等,它們正形成合力,共同作用于這個古老的領域,讓它變得越來越“聰明”。

AI養殖,豬的心思你別猜

“母豬今日進食量已經達到標準,停止喂食!” 現如今,國內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產業。

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……豬傳達出的每一個信號都需要養殖戶密切注意,稍有疏漏,就可能造成嚴重的后果。因此,養殖場里少不了人日夜巡舍,養殖戶也往往住在離豬圈不遠的地方,與豬同呼吸共進退。

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是否一切正常。有些對養殖效率來說至關重要的指標,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在悄悄改變千百年來人豬共處的模式,在中國鄉村掀起一場新的技術革命。

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,盡管做好了心理準備,但還是被豬場撲面而來的臭味熏得流出了眼淚。

在此前的工作經驗中,工程師們接觸的大都是科技感很強的場景,無論是廣泛應用了搬運機器人的倉庫還是銀行,都機械化程度很高。而豬場樸素的基礎條件在瞬間把他們拉回了現實。“到了豬場才發現,我們真的是一個象牙塔里的團隊。”李佳隆說道,“都 2017 年了,農戶還在肩扛飼料、手工拌料和手動稱重,所有的環節都要人來做。”

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

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

此外,記錄豬的日常數據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產能了,然而在荷蘭丹麥等機械化程度高的養豬大國,一個人能養180頭豬甚至更多。

在工程師眼里,這些困擾農戶多年的“辛苦活兒”,正是AI的用武之地:人不可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,并把信息反饋到控制中心,方便工作人員及時做出調整。

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同時,京東農牧的機器人還有“豬臉識別”技術,不但認得每一頭豬,還能知道這頭豬需要吃多少。每頭豬的數據和智能飼喂機同步,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。

傳統飼養模式下,豬只能憑力氣搶食,結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到130公斤。應用豬臉識別智能飼喂系統之后,同一欄豬出欄時的體重差異可以縮小到5%之內。

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另一邊廂,阿里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,以提升豬場產仔量。

母豬有沒有懷孕是一件大事。對于豬場而言,母豬產仔量是核心競爭力。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,就成了養豬人口里的:“無效飼養”。

據介紹,目前“懷孕診斷算法”已經比較成熟。養豬場內布置的多個巡邏攝像頭能夠24小時監控配種后母豬的行為,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產形式的更迭。

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。

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

這種“高豬價、低存欄”的現象意味著,不少散戶已經不再因為豬價高而擴大生產規模。

在如今人工成本提高,強調生態環境保護的背景下,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管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試點豬場里日夜不停,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,少藥多產更實在

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,中國農業化學產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產量增長背后的陰影。

在傳統農業中,大部分農戶習慣憑經驗施藥。為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,又造成了污染。

借助人工智能技術為農民提供病蟲害遙感監測和精準科學施藥服務,這是麥飛科技成立的初衷。在麥飛科技聯合創始人兼麥飛農業 CEO 陳祺看來,要解決農藥精準施用問題,發展現代農業,必須要借助科技賦能。

“遙感是一種通用技術,農業是遙感應用的重要垂直領域。”陳祺說。

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

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農田遙感圖像

在農田里,每個地物目標的都會散發獨特的電子輻射信息。應用搭載在無人機上的各種傳感儀器收集農作物所輻射和反射的電磁波信息,并進行分析處理成像。通過遙感成像圖,農田里難以觀測的細節,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。”陳祺說。農田中發生的病蟲害會對作物葉片細胞結構、色素等產生影響,從而引起反射光譜的變化,借助遙感這一穿透性探測技術,便能探知農田各處的病蟲害情況。

瞄準低空農業遙感需求,2017年麥飛科技自主研發了一款無人機遙感載荷——“麥視探針”,收集作物生長情況、氣象、土壤等數據,并集成 AI 算法,建立起了光譜與農作物健康狀況的關系,即農作物“體檢檔案”。

摸清相關“底細”后,開展農田作業的載體是無人機。根據陳祺的說法,每次監測后,無人機會把每片農田作物的視覺光譜數據回傳麥飛 AI 云分析計算,并快速為每塊生病的農田開出“處方”,再傳輸給植保無人機指導噴灑農藥。施藥后,麥飛科技的監測機可持續抽樣監測,跟蹤病蟲害防控效果。

數據顯示,麥飛科技的遙感技術可以檢測出數十種常見病蟲害種類所引起的病蟲害程度的分布,準確率達 90% 以上。由于麥飛科技對農田病蟲害有了實時精準探測,農藥施灑量平均減少 50% 以上。

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

麥飛科技的創始人兼 CEO 宮華澤介紹,“這個數據采集不僅僅有遙感數據,還有氣象信息,更為重要的是農田的基礎數據,包括農田位置、邊界、土質信息、稻種品類、播種方式等等,數據會一直跟蹤到最后的產量,相當于麥飛給每一塊服務過的農田建立了一個定量化檔案。”

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高光譜施藥處方圖

通過直接與農戶簽訂服務合同,麥飛正在幫組合更多農戶用最低的種植成本,去達到??最佳的種植效果。??每次合同的服務周期是一個生長季,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戶降低 20%~50% 的種植成本。

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不好。”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”,卻并不能看個分明。

想要提高產量、規避災害,需要根據外界的情況做出更合理的判斷。通過氣象模型和衛星數據結合,可以做出整個中國的風場情況,如果精確到北京區域,還可以通過新的技術手段,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,我就能給出來相應的災害和相應的天氣變化,從而指導農民的行動。比如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,也可以幫助農民避免寒潮災害。

寒潮和我們的生活息息相關,今年蘋果漲價飛快,就是因為去年中國的蘋果主產區受到了凍害。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,提前往地里灌水,防止土地溫度突然下降。

在不久后的將來,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。

從面朝黃土背朝天,到如今的數字智慧農業,科技企業和農民已經探索出了一條精準農業之路,帶領我們窺見了中國農業的未來。


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