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AI種草莓,比最強人類多兩倍:首次農業人機大戰結束了

你也許不知道,最近一段時間裡最流行的「網紅水果」,很多都曾是默默無聞的小衆水果。

比如雲南的人參果,一度無人問津,但随着多次品種改良逐漸有了市場,并通過新電商打開了銷路;雪蓮果因為富含低聚果糖和酚酸成為白領的新歡。但此前,這種水果一度被放棄栽種。

在拼多多平台中,有這樣經曆的農産品數不勝數,不過這家公司并不滿足于讓農民的貨賣得更好,還希望變革生産的源頭——今年 7 月,一場大棚裡的

「人機大戰」

在雲南拉開了帷幕,參賽的人類和 AI 圍繞如何種好草莓展開了比拼。

種草莓的人機大戰,AI 還是更勝一籌。經過 120 餘天的對決,在雲南昆明開啟的「多多農研科技大賽」在 12 月 16 日落下了帷幕。

最終,由中國農業科學院、中國農業大學、國家農業智能裝備工程研究中心和比利時根特大學的青年科學家們組成的 CyberFarmer·HortiGraph 聯隊獲得了 AI 組冠軍,亞軍和季軍分别由來自雲南的「智多莓」隊和來自荷蘭阿姆斯特丹的 AiCU 隊獲得。

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獲得 AI 組冠軍的 CyberFarmer·HortiGraph 聯隊,左二和左三為獲獎代表,分别為鄭劍鋒和林森博士。

在本次大賽的決賽中,來自全球農業科研機構的青年學者組成了四支 AI 隊伍,與四支國内頂尖農人隊伍一同進行了草莓種植的挑戰,他們在四個月内利用各自 100 平米面積的大棚,以最擅長的方式種植草莓。賽事由國内外超 15 位院士、專家擔任評委及科學顧問。

在頂尖農人組的一邊,安徽省長豐縣四名女性農人組成的豔九天隊拔得頭籌,獲得了頂尖農人組卓越獎,來自遼甯丹東的聖野漿果隊和江蘇句容的紀榮喜勞模工作隊分别獲得頂尖農人組的先鋒獎和創新獎。

這場較量進行了兩個回合:10 月 15 日,長江中下遊草莓剛開始栽種時,昆明比賽大棚的第一季草莓就迎來了豐産。到了 12 月份,今年草莓旺季的第一波成品中,人工智能貢獻了其中的一小部分。

AI種草莓,比最強人類多兩倍:首次農業人機大戰結束了

位于雲南昆明國家高原雲果産業園的比賽基地中,第一個産季的草莓收獲已進入尾聲,第二個産季的花序已開始開花挂果。(攝影:穆功)

AI 種草莓,比最強人類多兩倍

AI 種田到底能不能行?人們首先最關心的當然是産量:在頒獎儀式上,大賽評委會揭曉了各隊草莓産量、投入産出比和甜度等三項主要名額的比賽結果。

總體而言,AI 組的草莓産量平均值高于傳統農人組 196.32%,而 AI 組的投入産出比平均值高出傳統農人組 75.51%。不過人工智能也有落後的名額——傳統農人組的果實甜度整體均值高出 AI 組 5.24% 以上。

也就是說,通過物聯網傳感器擷取資訊,人工智能算法計算做出決策,控制大棚内的通風、光照、水肥、風力等名額,不僅可以讓同樣面積上的草莓産量提高兩倍,而且也更具成本效益。

AI種草莓,比最強人類多兩倍:首次農業人機大戰結束了

由于疫情等因素的影響,首屆多多農研科技大賽就「被動提高了難度」,讓不少 AI 隊伍的參賽者采取完全遠端控制的方式比賽——自 7 月 22 日開始,四支 AI 隊伍分别在阿姆斯特丹、北京、南京和昆明,遠端控制位于雲南富民縣國家高原雲果産業園内的智能化溫室,利用數字化裝置和人工智能算法對大棚環境進行監控,發出指令遠端種植草莓。

在比賽時,AI 隊伍使用過的算法包括聚類、圖像識别、碰撞算法,甚至知識圖譜等多種技術。來自中國草莓十強縣的四支農人隊伍則常駐比賽現場,依靠自身種植經驗與 AI 隊伍在草莓的品質、産量、投入産出比等名額上展開比拼。在賽場上,兩組隊伍的畫風迥異,一邊是農業生産能手扛着特制肥料,一邊是在讀的碩士博士,利用 AI 給出的決策向機器發出指令。

獲得第一名的是一支聯隊:他們是初賽并列第四的 HortiGraph 與 CyberFarmer 合并而成的隊伍。在決賽中,研究人員很快适應了高原環境下的草莓種植作業,利用大棚預置的智能化環境控制及水肥一體化系統實時讀取溫濕度、光照強度值、二氧化碳濃度等 45 項生産環境參數,并根據比賽預設條件對超過 30 項灌溉、通風參數進行自動化控制。

HortiGraph.CyberFarmer 采用的主要方法被稱為溫室智能化控制技術(SPA),系統會以小時為機關計算參考作物的水肥需求,算法通過預測各時段的能耗來調整施肥時間和灌溉量,AI 模型還會計算大棚内的日累計光照,對草莓植株周圍的環境進行控制。

此外,研究人員還搭建起一套水肥一體化雲服務系統,借助知識圖譜、專家模型,來實作農田的智能維保。

中國數字農業,五年之内規模将翻倍

舉行農研科技大賽,讓人類和 AI 進行比拼,在國内還是第一次。多多農研科技大賽的結果除了展示人工智能的力量之外,也為數字農業的發展提供了一些可供參考的思路。

拼多多希望能夠通過這樣的比賽充分激發青年學者的創造力,最終探索出一批适用于小農生産模式的低成本、可複制 AI 農業應用,并通過把這些經驗的數字化,來為農産區提供植物 AI 種植模型。

對于國内來說,農業的耕種方式正亟需一場改革。今天中國的農村人口有 5.7 億,真正從事農業的人口則不到 3 億,由于城市化的程序,這些數字還有繼續減小的可能性。在農業産業變革的方向上,荷蘭、以色列等國的精細化種植方式有很多可以借鑒的地方,而快速發展的人工智能技術又為體系革新帶來了很多新的可能性。

本次比賽的評委,中國工程院趙春江院士告訴我們這樣一些數字:目前中國的農業數字經濟規模已經達到 5778 億元,預計到 2025 年會增長至 1.26 萬億,「快速發展農業的數字經濟,對農業高品質發展具有重要的意義」。

AI種草莓,比最強人類多兩倍:首次農業人機大戰結束了

中國工程院院士,國家農業資訊化工程技術研究中心主任趙春江在活動中。

一輩子都在與草莓打交道的農民們也對人工智能等技術贊賞有加。在拼多多的「人機對戰」中,農人隊伍的成員們與 AI 隊伍在四個月裡進行了深入交流——人們發現,大量引入 AI 技術或許可以破解國内農村正在面臨的土地碎片化、勞動力優質化等難題。最為重要的是,勞動力成本在目前的農業現代化過程中仍然占比過高,AI 帶來的自動化可以解決這個問題。

「我認為 AI 的應用最終一定會占據農業,尤其草莓生産的主導地位。會有更多的中老年農民接受新的技術,更多年輕人是以參與進來,使草莓種植成為一種新的職業,」勞模紀榮喜說道。

讓農産品變成爆品

拼多多正在農業領域加重投入力度是基于已有版圖的戰略延伸。這家快速發展的科技公司就是依靠農産品拼單起家的,而人們喜聞樂見的拼多多「百億補貼」,也一直在對水果生鮮、農副産品肉禽蛋類等商品實施常态化的補貼。

在拼多多的平台上,一些熱度很高的産品此前還是默默無聞的小衆水果。比如雲南的人參果,這種原産于南美州安第斯山北麓的水果已經成為了人們喜愛的網紅水果。很多大山裡的農民通過種植百香果在拼多多電商平台上銷售,實作了脫貧緻富。而在此前,這種水果由于收購價低,閱聽人面窄,為農民帶來的收入一直有限。

有着類似經曆的水果還有雪蓮果等。在拼多多上,拼購的方式可以迅速彙聚同類需求,産生較為穩定的規模化訂單,相比傳統電商的運作方式更容易打開銷路。

AI種草莓,比最強人類多兩倍:首次農業人機大戰結束了

當今年 3 月,江西尋烏縣縣長楊永飛走進了央視和拼多多的直播間,為當地農民的店鋪帶起了貨。

通過新農商機制,拼多多将一些農民,讓他們擁有産銷一體化的能力。除了營銷和産業化,新的需求也推動了農民對于農産品的技術改良,這些水果正在變得越來越好吃。

從農業中來,到農業中去

拼多多一直希望能夠打造起長期規模化平台,在數字農業科技的發展中占據一席之地。但建構屬于自己的産業鍊,讓商品能夠依照需求而定制是一件極度複雜的事情。這需要大量活躍的使用者、完整的生态、靈活而又準确的 AI 算法。

在新興電商科技公司的願景中,龐大業務的一端是線上平台,一端是線下産業鍊條。一件商品從生産到倉儲、快遞,最終送到使用者手中涉及了諸多環節,任何一個環節的短闆都可能會影響其他環節的推進,進而影響使用者體驗。而如果這件事做成了,催生出的新經濟将極為可觀。

通過「農地雲拼」等技術創新體系,拼多多連接配接的中國農業生産者已經超過了 1200 萬人,在消費的另一端,年活躍買家數高達 7.31 億人。2019 年拼多多上的農副産品交易額是 1364 億元,成為了國内最大的農産品上行平台。在取得高于市場預期的營收成績之後,人們對于拼多多的未來繼續保持着樂觀。

「在今年第三季度,我們的日均單量已突破一億大關,平台每天包裹中有接近 1/3 是農産品和農副産品。」拼多多副總裁陳秋表示。「作為中國最大的農産品上行平台,拼多多一直在探索農業生産端的實踐與應用,希望不僅能夠幫助農民賣得好,也能夠幫他們種得好。」

使用者數量快速增長,農業領域戰略地位不斷提升,接下來,拼多多還将繼續加大在農産品領域的投入力度,持續投入買菜業務,與合作夥伴共建凍庫冷鍊,提升農産品流通的效率。

随着 AI 種出的草莓被從枝頭摘下,這場變革已經開了一個好頭。

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