農林漁牧網

您現在的位置是:首頁 > 農業

喬紅院士:農業機器人是戰略必爭的領域

2023-01-25由 尋找中國創客 發表于 農業

我國人均耕地面積多少?

“我國農業呈現人口多、耕地面積較多、作物種類多,但勞動力少、人均耕地少的特點,打通農業人工智慧和機器人的介面,有望實現更好的自主、高效、精準和低成本的中國特色農業應用和發展。”在12月16日舉行的“智慧農業創新院士論壇”上,中國科學院院士、中國科學院自動化研究所研究員喬紅表示。

喬紅院士:農業機器人是戰略必爭的領域

中國科學院院士、中國科學院自動化研究所研究員喬紅。受訪者供圖

農業現代化中的智慧需求

二十大報告提出了加快建設農業強國、到二零三五年基本實現新型工業化、資訊化、城鎮化、農業現代化等方針。

在農業現代化歷程中,高新科技的運用正在不斷深入和加快,農業生產中的智慧需求不斷增強,資料顯示,我國每年需要的農業感測器數量大約為3000萬個,其中採購進口數量約1800萬。農業智慧技術、裝置的創新與研發需求巨大。

同時,與美國的集約化農業、日本的精準化農業、荷蘭的工廠化農業等現代農業模式不同,喬紅介紹,我國農業顯現出“多”與“少”同時存在的特點,“多”是人口多、耕地面積比較多、糧食作物的種類比較多,“少”是勞動力比較少、人均的耕地面積少。此外小農生產的模式長期存在也是特點之一。

“針對典型的大田果蔬和畜禽行業特點,在這些農業典型場景中,能不能打通農業人工智慧和機器人的介面,是能否實現更好的自主、高效、精準和低成本的中國特色農業應用和發展的重要基礎之一。”喬紅說。

喬紅所在的多模態人工智慧系

統全國重點實驗室,是我國最早開展類腦智慧研究的國立研究機構,也是國內首個“人工智慧學院”牽頭承辦單位,喬紅表示,在智慧農業領域,“我們希望從農業的需求出發,打通農業、AI和機器人的介面,更好地實現自主、高效、精準、低成本的中國特色農業發展和應用。”

AI賦能農業智慧聯動

和標準化程度更高的工業不同,農業生產的個性化、特異化色彩更強,不同的區域、不同的地塊、不同的作物對農業機械的需求不同。

“比如在農業感測器方面,我們需要一種低成本的農業專用的感測器、晶片和智慧演算法,我們也需要把軟硬體一體化和AI進行設計,使得硬體設計的過程能夠更快。我們還要考慮複雜高動態場景無損無感的檢測。”喬紅說。

低成本、快設計、可實現複雜場景檢測的農業感測器如何研發?喬紅提出,是否可以透過多種小型的感測器聯合組合,形成快速、精準、低成本的智慧聯動。

“近期美國國家科學院、工程院和醫學院聯合研究,認為整體思維和系統認知分析技術是實現農業科技突破的首要前提。”喬紅說,“用多個小的感測器來做事情,它的成本可以下降為原來的1/10,效率能夠提高12倍。”

如何實現這一設想,喬紅表示,目前仍面臨許多技術挑戰和難題。“一是如何分佈,在大田、果蔬場景或畜禽場景中,怎麼分佈低成本的異構感測器,使它能夠對整體建模,且可能達到機率上的穩定性,這是未來需要解決的。同時,多元異構資訊怎麼融合,也是需要解決的科學問題。三是多個感測器組在一塊,形成了怎樣的魯棒融合,使得整體能夠容錯。四是如何適應不同氣候、不同環境的農業生產場景,這需要把持續學

習和泛化能力,引入到協同之中。”

農業機器人作用不可替代

在社會的不斷髮展中,人類日漸擺脫繁重的體力勞動,機器乃至機器人承擔了最為艱苦的勞動,農業亦是如此。“在保障糧食安全、搶佔全球農業制高點、實現農業可持續發展等方面,農業機器人都有不可替代的作用,我相信是有戰略意義的。”喬紅說。

未來的農業機器人會是怎樣的?喬紅在演講中描繪機器人進行農業生產的場景,機器人手是靈巧的、腳是敏捷的、眼是明亮的、腦子是聰明的,同時它的手足眼腦也是融合的,這樣的機器人,可以為人類做很多事情。

“舉例來說,在一個大田或果樹生產的場景中,機器人的手必須靈巧,我們不可能給每一棵果樹、每一個果實建模,但機器人需要準確地抓到每一個蘋果,每一個草莓,它會碰觸植物,但又不會損傷到莖葉。”喬紅說,“它的足可以適應更廣泛的地形,現在4足已經做得很好,未來會不會有兩足機器人,可以在不平坦的耕地上進行作業。機器人還要有明亮的眼睛,適應不同季節、不同環境的變化,實現快速地遷移、抓取等。它還要有一個聰明的大腦,可以實現和人的暢通交流,不用下達很多指令,簡單的詞彙就可以和它互動,還可以自動抗干擾,對一些突發狀況進行預警或應對。”

實現這一場景,不只有手、眼、足、腦的設計,喬紅表示,未來的農業機器人,是一個整體,需要宏觀地做人工智慧設計,“還要考慮在全都是用自主化的硬體時,能不能用軟硬體一體化的方式,來解決一些硬體的損傷造成的困難。”

新京報記者 周懷宗

編輯 唐崢 校對 盧茜