农业中的人工智能：计算机视觉、机器人和猪秤

人工智能正在迅速征服农业和食品工业。

作物分析中的计算机视觉

为了养活数十亿人，需要大量土地。 如今，人工种植它是不可能的。 与此同时，植物病害和昆虫入侵常常导致农作物歉收。 随着现代农业规模的扩大，这种入侵很难在萌芽状态下被及时识别和消除。

这引入了计算机视觉算法可以提供帮助的又一个领域。种植者使用计算机视觉来识别农作物病害，无论是在微观层面上，通过叶子和植物的特写图像，还是在宏观层面上，通过航空摄影识别植物病害或害虫的早期迹象。这些项目通常基于流行的计算机视觉方法： 卷积神经网络.

请注意，我在这里谈论的是非常广泛意义上的计算机视觉。 在许多情况下，图像并不是最好的数据源。 植物生命的许多重要方面可以通过其他方式得到最好的研究。 例如，通过使用特殊传感器收集高光谱图像或执行 3D 激光扫描，通常可以更好地了解植物健康状况。 此类方法越来越多地应用于农学中。 这种数据类型通常具有高分辨率，并且比照片更接近医学成像。 其中一种现场监控系统称为 AgMRI。 为了处理这些数据，需要特殊的模型，但它们的空间结构允许使用现代计算机视觉技术，特别是卷积神经网络。

数百万美元正在投入植物表型和成像研究。 这里的主要任务是收集大量农作物数据（通常以照片或三维图像的形式）并将表型数据与植物基因型进行比较。 结果和数据可用于改进世界各地的农业技术。

农业机器人

自主农业机器人如 普洛斯彼罗 可以在地上挖一个洞并在其中种植一些东西，遵循预定的一般模式并考虑到景观的具体特征。 机器人还可以照顾每棵植物的生长过程。 当时机成熟时，机器人将进行收割，再次精确地处理每株植物。 Prospero 基于群体农业的概念。 想象一下，一群小普洛斯彼罗在田野里爬行，身后留下一排排整齐的植物。 有趣的是，Prospero 实际上出现在 2011 年，也就是现代深度学习革命的鼎盛时期之前。 今天， 机器人正在迅速普及 在农业领域，让您能够自动化越来越多的日常任务：

• 自动化无人机喷洒农作物。 小型、灵活的无人机能够比传统飞机更准确地运送危险化学品。 而且，喷雾无人机还可以用于航拍，获取本文开头提到的计算机视觉算法的数据。
• 越来越多的专用收割机器人正在开发和使用。 联合收割机已经存在很长时间了。 尽管如此，直到现在，在计算机视觉和机器人技术的现代方法的帮助下，才有可能开发出例如采摘草莓的机器人。
• 机器人喜欢 霍蒂博特 能够识别并通过机械清除单个杂草来杀死它们。 这是现代机器人和计算机视觉的又一巨大成功，因为以前不可能区分杂草和有用的植物，也无法使用机械手处理小型植物。

虽然许多农业机器人仍处于原型阶段或正在进行小规模测试，但很明显，机器学习、人工智能和机器人技术可以在农业中发挥良好作用。 可以有把握地预测，在不久的将来，越来越多的农业工作将实现自动化。

照顾农场动物

更多在农业中使用人工智能的方法正在积极开发中。 例如，一个试点项目 神经化 将计算机视觉带入了一个尚未受到深度学习界太多关注的行业：畜牧业。

当然，已经有人尝试将机器学习用于牲畜跟踪数据。例如， 巴基斯坦初创公司 Cowlar 推出了一款可远程监控奶牛活动和体温的项圈，其口号是“FitBit for Cows”。 法国科学家正在开发牛的面部识别技术。

人们还尝试将计算机视觉应用于之前被忽视的价值数千亿美元的行业——养猪业。 在现代农场，猪被饲养在相对较小的群体中，其中选择最相似的动物。 养猪生产的主要成本是饲料，优化育肥工艺是现代养猪生产的中心任务。

如果农民有关于猪增重的详细信息，他们很可能能够解决这个问题。 按照 本网站动物一生中通常只称重两次：在育肥开始时和育肥结束时。 如果专家知道每头仔猪的育肥情况，就可以为每头猪制定单独的育肥方案，甚至制定单独的食品添加剂成分，这将显着提高产量。 将动物赶上秤并不是很困难，但这对动物来说是一个巨大的压力，猪会因为压力而体重减轻。 新的人工智能项目计划开发一种新的非侵入性动物称重方法。 Neuromation 将建立一个计算机视觉模型，根据照片和视频数据估计猪的重量。 这些估计将被输入到已经经典的分析机器学习模型中，以改善育肥过程。

农业处于人工智能前沿

农业和畜牧业通常被认为是老式产业。 然而如今，农业日益走在人工智能的前沿。

这里的主要原因是农业中的许多任务是同时进行的：

• 足够复杂，如果不使用现代人工智能和深度学习，它们就无法实现自动化。 栽培植物和猪虽然彼此相似，但仍然没有离开同一条装配线，每个番茄丛和每头猪都需要单独的方法，因此，直到最近，人类干预仍然是绝对必要的。
• 很简单，随着当今人工智能的发展，我们可以解决这些问题，考虑到植物和动物之间的个体差异，同时还可以实现处理它们的技术自动化。 在空旷的田野里驾驶拖拉机比在交通中驾驶汽车容易，给猪称重比学习如何通过道路容易 图灵测试.

农业仍然是地球上最大、最重要的产业之一，即使效率的微小提高也会带来巨大的收益，仅仅是因为该产业的规模庞大。