卡耐基梅隆大学利用人工智能、机器人等技术变革农业

据《福布斯》网站报道，卡耐基梅隆大学的研究人员正在利用人工智能、机器人等技术变革农业。

报道表示，预计到2050年世界人口将达到97亿。中国和印度是世界上人口最多的两个国家，其人口总数都在10亿左右。预计四年后，到2022年，印度会超过中国，成为世界上人口最多的国家。这意味着，为了养活地球上的人口，避免出现全球性粮食危机，我们需要更智能的新方法来种植粮食，帮助调节我们对土地、水资源和能源的使用。

卡耐基梅隆大学（Carnegie Mellon University）机器人研究所（Robotics Institute）的研究人员相信，答案就在传感器、人工智能（AI）和机器人里。

在一项名为FarmView的新计划中，研究人员正在研究如何将传感器、机器人和人工智能结合起来，打造一队移动田间机器人。他们希望能借此改善植物育种以及作物管理实践。

FarmView计划的高级系统科学家表示，机器人能够以前所未有的精确度和时效性收集农田数据，这些数据可用于帮助解决日益加剧的全球粮食危机。

移动田间机器人收集的信息可帮助种植人员做出更好的管理决策，利用更少的土地资源和水资源得到的粮食质量更好。这些机器人甚至可以帮助作物育种人员更快地培育出更高产作物。

那么移动田间机器人如何发挥作用呢？首先，机器人可以在种植季开始的时候对葡萄园进行视觉调查，然后组合使用计算机视觉和机器学习技术来预测种植季结束时的果实产出。借助此类数据，农民能够利用机器人修剪枝叶或进行疏果，维持树叶面积和果实数量之间的最优平衡。这样可在确保高品质果实的同时减少水资源和肥料的消耗。

“植物育种是我们正在探索的另一个有趣应用方向。如果使用机器人，我们就能够突破当前手动测量技术的限制，进行更大规模的育种实验来收集植物表型数据。”研究人员说，“然后，机器学习工具可将收集的表型数据与基因和环境数据结合，帮助育种人员和遗传学家更好地了解基因、环境和植物性状之间的关系。”“这反过来又加速育种过程，让育种人员能够在每个种植季评估更多的植物，从而更加快速地选择所需的性状，例如产出或抗病性。”他补充道。

研究人员认为，对撒哈拉沙漠以南的非洲等发展中地区而言，此类育种加速计划具有重大意义。

FarmView计划中的移动田间机器人配备了一个摄像头、一个用于测量作物几何形状的激光扫描仪，和一个能够“看见”不可见光辐射谱带及测量植物功能的多谱摄像头。“我们正在与美国克莱门森大学（Clemson University）合作开展相关项目，使用机器表型来加速高粱这种生物燃料作物的育种周期。克莱门森大学提供育种和基因方面的专业知识，并在美国南卡罗来纳州和墨西哥的实验农场进行田间工作。我们在这些地方部署自己的机器人，收集必要的数据，共同确定需要测量什么、如何解读结果。

FarmView计划目前还与康奈尔大学（Cornell）和加州大学戴维斯分校（University of California Davis，UCD）合作，尝试通过积极管理葡萄树上的叶果平衡来提高葡萄的产出和品质。

研究人员表示，这个想法其实就是通过以机器人形式部署的传感器对果园中的葡萄进行计数，测量各处的树叶覆盖情况，然后决策支持系统会根据这些数据，建议种植人员应该在哪里修剪枝叶或剪去果实，保持葡萄树的叶果平衡。

“均衡生长的葡萄树不仅可以产出高品质的果实，还能最大程度地减少耗水量。”研究人员说，“康奈尔大学和加州大学戴维斯分校的合作研究人员提供植物科学方面的专业知识，特别是植物生理学方面的知识，并通过扩展程序方便有意的种植人员访问测试站点和界面。”

该团队还与以马里兰大学（University of Maryland）为首的多个政府赠地大学合作，其中包括乔治亚大学（University of Georgia）、科罗拉多州立大学（Colorado State University）和康奈尔大学，为苗圃和温室作物开发智能灌溉控制系统。

技术的进步不会一蹴而就，但如果种植人员能够获得更多可用的信息，帮助做出更明智的决策，我们就能拥抱这个美好的未来。

机器人如何变革我们熟知的农业世界？

如果这么问该研究人员，他会很肯定地告诉你，机器人会从三个方面变革农业世界：酿酒葡萄和食用葡萄的葡萄树平衡管理；加速作物育种的机器人表型；以及使用传感器网络的智能灌溉控制系统。他相信，作物育种可能会是产生影响最大的应用方向。

“如果将目光放得更长远一些，我们会慢慢看到机器人在田间中执行智能操控任务，例如在苹果园中细致地疏花。”研究人员补充道，“这些能力会被用于帮助实施我们目前正在研究的决策工具，并在机器能够根据需要智能执行管理任务这一点上，实现我们的目标。”