智慧農(nóng)業(yè)：計算機(jī)視覺和機(jī)器人正被用于提高效率

作者：小編更新時間：2022-07-26 點擊數(shù)：

智慧農(nóng)業(yè)：計算機(jī)視覺和機(jī)器人正被用于提高效率(圖1)

農(nóng)業(yè)中的人工智能有助于檢測農(nóng)場中的害蟲、植物病害和營養(yǎng)不良。人工智能傳感器可以識別并鎖定雜草，然后再決定在該地區(qū)使用哪種除草劑。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，通常被稱為人工智能系統(tǒng)，正在幫助提高收獲的整體質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

計算機(jī)視覺的作用

我們需要大量土地來養(yǎng)活數(shù)十億人。如今，手工栽培已經(jīng)不可能了。與此同時，作物歉收往往是由蟲害和植物疾病造成的。鑒于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)營的規(guī)模，要發(fā)現(xiàn)和制止這種蟲害入侵具有挑戰(zhàn)性。

這為計算機(jī)視覺技術(shù)增加了一個新的應(yīng)用。農(nóng)夫們可以利用航空攝影在宏觀上確定植物疾病或害蟲的早期指標(biāo)，并在微觀層面使用葉子和植物的特寫照片來識別作物病害。這些研究中常用的計算機(jī)視覺方法是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。如今，人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的更多應(yīng)用正在開發(fā)中。

值得注意的是，我們在這里非常廣泛地使用了“計算機(jī)視覺”一詞。圖像通常不是最可靠的信息來源。研究植物生命的許多重要方面的最好方法是用其他方法。通?？墒褂脤Ｓ脗鞲衅魇占吖庾V圖像或進(jìn)行3D激光掃描，以更好地了解植物的健康狀況。在農(nóng)學(xué)領(lǐng)域，由于人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，這類技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用。

這種數(shù)據(jù)類型通常具有高分辨率，與醫(yī)學(xué)成像相比，更類似于照片。AgMRI是一種現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)。雖然需要專門的模型來處理這些數(shù)據(jù)，但由于數(shù)據(jù)的空間組織，特別是可以使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

植物表型和成像研究獲得了數(shù)百萬美元投資。目前的主要任務(wù)是收集相當(dāng)大的農(nóng)作物數(shù)據(jù)集，通常以圖片或三維圖像的形式，并將表型信息與植物基因型進(jìn)行對比。研究結(jié)果和信息可用于推進(jìn)全球農(nóng)業(yè)技術(shù)。農(nóng)業(yè)并不是唯一使用智能人工智能系統(tǒng)的領(lǐng)域，人工智能在招聘方面也是一個熱門話題。

機(jī)器人是如何被用于農(nóng)業(yè)的

許多自主農(nóng)業(yè)機(jī)器人能夠在堅持既定的基本模式，并考慮到該地區(qū)的獨特特點的同時在地面上挖洞和播種。機(jī)器人還能夠管理植物的生長過程，并單獨與每一株植物交互。當(dāng)農(nóng)作物成熟時，機(jī)器人將收獲，再次以應(yīng)有的方式對待每株植物。

無人機(jī)可以自動噴灑農(nóng)作物。小型、靈活的無人機(jī)可以比大型飛機(jī)更精確地運送危險物質(zhì)。此外，使用噴霧無人機(jī)拍攝的航空攝影可以用來為本文開頭所述的計算機(jī)視覺算法收集數(shù)據(jù)。

專門為收割而設(shè)計的機(jī)器人正在越來越多地被創(chuàng)造和部署。聯(lián)合收割機(jī)已經(jīng)使用了很長時間，而單棵雜草可以被機(jī)器人識別和機(jī)械清除。這是當(dāng)代機(jī)器人技術(shù)和計算機(jī)視覺的另一項了不起的成就，因為在此之前，人們不可能區(qū)分雜草和有益植物，也不可能使用機(jī)械手與小植物交互。

人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提高效率

盡管許多農(nóng)業(yè)機(jī)器人仍是原型或僅在小范圍內(nèi)進(jìn)行測試，但ML、AI和機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)很明顯。相信在不久的將來，越來越多的農(nóng)業(yè)活動將采用機(jī)械化。

如今，人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的更多應(yīng)用正在開發(fā)中。例如，某企業(yè)的一個試點項目將計算機(jī)視覺應(yīng)用于畜牧業(yè)，但這一領(lǐng)域還沒有引起深度學(xué)習(xí)企業(yè)們的廣泛興趣。

農(nóng)業(yè)中的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能

當(dāng)然，已經(jīng)有一些舉措將牲畜跟蹤數(shù)據(jù)用于機(jī)器學(xué)習(xí)。例如，巴基斯坦企業(yè)推出了一款項圈，可以無線監(jiān)測奶牛的活動和體溫。而法國研究人員正在研究奶牛的面部識別技術(shù)。

此外，還有一些計劃將人工智能應(yīng)用于養(yǎng)豬業(yè)，這是一個迄今尚未得到充分利用的行業(yè)，市場價值高達(dá)數(shù)千億美元。在現(xiàn)代農(nóng)場里，豬被圈養(yǎng)在相對較小的群體中，選擇最具可比性的動物。食品是養(yǎng)豬生產(chǎn)的主要支出，因此，因此當(dāng)代養(yǎng)豬生產(chǎn)的主要目標(biāo)是最大化育肥過程。

如果農(nóng)民對豬的體重增長有全面的了解，他們就可以解決這個問題。動物在其一生中通常只稱重兩次，剛出生和賣出時。如果專家們知道每頭小豬是如何增重的，他們可以為每頭豬設(shè)計獨特的增肥方案，甚至設(shè)計獨特的食品添加劑組合。這將大大增加產(chǎn)量。

盡管把動物趕到磅秤上并不是特別困難，但它會給它們帶來很大的壓力，而有壓力的豬會體重下降。這項新的人工智能研究旨在創(chuàng)造一種新的、非侵入性的動物稱重方法。利用計算機(jī)視覺模型從照片和視頻數(shù)據(jù)中推斷出來豬的重量。這些估計結(jié)果將被納入現(xiàn)有的傳統(tǒng)分析機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以增強(qiáng)增肥過程。