6月10日,腾讯宣布了两项AI 农业领域希望。在研究侧,腾讯 AI Lab 与天下著名农业学府荷兰瓦赫宁根大学(下称WUR)联办的“第二届国际智慧温室莳植挑战赛”(下称竞赛)落幕。在全球疫情肆虐之时,复赛的五支队伍挑战用 AI 和 IoT 物联网等前沿手艺优化莳植决议,并远程自动控制温室莳植小番茄(第一届为黄瓜),复赛队的五个 AI 收获都超过了有20年履历的农业莳植专家组。其中冠军组Automatoes获得满分,实现亩产资源消耗削减16%,净利增添121%*,充实展现了农业智能决议与温室自动控制的手艺价值,以及为农民减负的未来潜力。


竞赛主席、WUR温室手艺科学研究团队负责人Silke Hemming博士示意:“竞赛目的是在6个月内竞争选出小番茄的最佳智慧莳植方案,并贴近五大目的:产量高、品质好、能耗少、自动化、手艺可迁徙。评审团最终按三个维度打分,一是作物净利润(占50%,包罗产量、品质、价钱等指标),二是AI应用(占30%,包罗自动化、创新性、功能性、抗干扰鲁棒性、可规模化、可迁徙性等指标),三是可延续性(占20%,包罗水、肥、电、热和二氧化碳等资源的行使效率)。今年参赛的21支队伍来自26个国家,共200多人(去年15支队伍),我们也看到更多小型公司、自力农人和学生加入,出现靠山多元、百花齐放趋势。”

 

腾讯首席探索官网大为(David Wallerstein)示意:“通过和WUR等众多同伴的多年互助,我们异常兴奋地看到,仅在两年里,所有参赛队的收获就都逾越了人类,这代表AI能做并能做好温室的‘高级治理员’,监测和控制影响黄瓜、番茄等作物生长的主要环境因素(修剪和采摘现在仍由人类完成)。AI 不仅能提高作物产量,还能节约资源,增添利润。我们将不停致力于推动此类 AI 应用落地,辅助人类应对‘地球级挑战’,包罗与人类息息相关的康健、食物、能源和水资源(FEW),及天气等大问题。”

第二个丰收来自AI 农业应用侧,腾讯 AI Lab 借助在上一届竞赛中自研的AI算法和手艺履历打造的“腾讯AIoT智慧莳植方案iGrow”今年已落地中国,农业大省辽宁的第一期番茄试点迎来“小丰收”,每亩每季净利润增添数千元,开端验证iGrow的商业价值。

试点照料、有多年莳植履历的资深农业手艺员刘建华说,作物在差别的生长周期对温室环境有差别要求。以温室温度为例,传统番茄莳植中,农民应在苗期、花期、果期设定差别温度,但很难精准识别每个时刻下环境和作物生长状态的细微转变,从而判断对应的理想温度,所以在一个莳植周期内,农民通常会估算一个牢固温度值来操作,这异常依赖履历,无法实现低成本条件下,精准、实时、自动的莳植决议优化和温室控制。

而iGrow的智慧莳植方案,具有自动智能、因时制宜、高效精准等特点,用IoT传感器按分钟或小时的高频密度,采集空气/土壤温湿度、二氧化碳浓度和光合有用值等多种环境数据,优化后的iGrow温室仿真器能快速做大量莳植模拟(15秒模拟82个生长周期),再用不停优化的强化学习AI算法选择最佳莳植决议,最后自动控制温室,精准行使资源,提高作物的品质和产量。

农业“新基建” 带来农业“加速度”

随着全球局限的人口老龄化和过渡浇灌和施肥造成的水土流失及土壤污染,农业急需从粗放走向精致,同时提高产量、资源行使率和利润,从而缓解全球性饥荒和环境污染问题。此次疫情带来的复产复工难,进一步凸显出以自动化生产和智能化决议为焦点的智慧莳植方案的经济和社会价值。

在这一靠山下,生长数字农业农村成为全球共识,多国政府相继推出生长计划,如欧盟、德国、荷兰与日本等,包罗用现代信息手艺与先进农机装备应用推进农业4.0时代,为小农户搭建智慧服务平台等。据国际咨询机构研究与市场展望,到2025年全球智慧农业市值将到达300亿美元。在中国,2020年1月农业农村部和中央网信办印发《数字农业农村生长规划(2019-2025年)》,描绘了中国数字农业生长新蓝图,对推进农业生产经营和治理等领域数字化革新、推动智慧农业向深度生长有主要意义。


而随着AI手艺在中国不停生长,其应用已逐渐渗入农业生产全历程。机械学习、盘算机视觉、大数据分析和云盘算等是其中应用最普遍的手艺。农业场景由于迭代周期较长,通常依赖农业专家数十年的履历积累;也因其包罗大量庞大的物理、生物化学历程,信息量伟大,人类难以做到精准决议,而是依赖感性判断。AI手艺的引入,可以高效行使传感器监测数据提取特征纪律,同时借助集成了大量人类专家履历的仿真器举行模拟、探索和优化,形成一套实时、精准、可迁徙的决议手艺方案。腾讯也不停在农业领域延续互助与加大投入,累计研发优势和手艺履历,不仅在2018年起携手WUR延续两年举行大赛,还与中国农科院、辽宁省政府、中粮团体、广东粤旺农业团体、深圳壹家仓和仲恺农业工程学院等企业和机构签署战略协议,结构智慧农业,通过深度互助让手艺研究与落地商业化并驾齐驱。

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今年大赛选取小番茄作为莳植工具,由于黄瓜和番茄是主要的温室作物,需要监测和控制的莳植和环境变量较多,能体现出差别莳植计谋的手艺优势。在赛制上对AI与IoT手艺方案提出了更高要求,并优化迭代了温室仿真器。大赛评委之一、腾讯AI Lab “AI 农业”营业负责人罗迪君博士先容:“ 仿真器能让参赛队能更利便、快速地获得温室仿真效果,让 AI 算法有足够数据样本改善算法和计谋。虽然温室无病虫害会让仿真值有一定误差,但其对产量展望、天气转变影响莳植对策等相关研究具有很高价值。”

此外,本届竞赛的番茄莳植仿真器中还新增了肥料控制,能够精准地施放作物所需肥料,削减资源消耗。在作物治理模块,模拟器还可以设定一个簇中的最大果实数,并支持留叶计谋和留果计谋。此外,新增了3种遮光选项,包罗透光型、透气型和遮光型,来更好地顺应现实莳植环境。

WUR为每个参赛组配备了96平方米的自动化温室,装备包罗包罗透风系统、遮光系统、加热系统、气肥机、混LED补光灯、基质种植系统及尺度传感器(用于温度、湿度和二氧化碳丈量)

去年首届竞赛课题为黄瓜莳植,吸引了微软、英特尔、腾讯与中国农科院等顶级企业与机构参赛,腾讯 AI Lab 自研的iGrow方案在竞赛中获得AI计谋第一名,攻克了机械智能嵌入农业专家知识的难题,4个月内大幅提高资源行使率,实现17%的净利润增进,产量媲美20年履历的农业专家组。

竞赛当中,各参赛队不停深入挖掘AI算法潜力。手艺颇具亮点的包罗:冠军队Automatoes行使最先进的数据驱动算法DeePC,相比经典控制算法MPC,安全性更高,对于庞大非线性随机系统可以到达更精准的控制效果。韩国的Digilog队提出行使强化学习算法,通过有用连系历史数据、实时数据及仿真器反馈举行训练,从而输出延续的控制计谋。此类希望都再次证明了AI 农业仍有广漠的探索空间。

在AI展现手艺价值的同时,要看到农业场景中莳植周期长、数据不规范、采集成本高等因素带来的数据欠缺问题,及温室仿真器的精度误差,会限制AI的进一步推广使用,因此需要在数据规范采集、仿真器迭代、算法优化到行业推广方面不停起劲。

下一步,针对现阶段挑战,WUR和腾讯将继续在作物模子研发和全周期治理等领域深入研究,探索更多AI 农业的可能性。

 

加速科技功效转化 辽宁试点小丰收

不仅通过竞赛研究,腾讯AI Lab还重点推进了本地化应用,与农业大省辽宁杀青互助,睁开两期莳植试点。一期使用当地三个日光温室莳植番茄,其中两个部署了iGrow方案的实验组。5月竣事试点后,实验组和未革新的对照组相比,每亩每季提升数千元净利润。

辽宁的iGrow方案包罗传感器、控制器、边缘网关等工具,在腾讯云上搭建配套PaaS平台,莳植决议和温室控制均可自动执行,农民只需要在莳植、采摘、装备一样平常维护之外做少量基础农活,节约了人力。

试点时代迎来了突发的2月倒春寒,温度骤降。对照组中,农民参考往年履历设定了牢固温度,周期内调整了3次温度,但因无法实时调整,温度骤降时温室保温性变差,气温颠簸大;在iGrow实验组里,则体现了AI算法的稳定性与强容灾能力,配合卷帘、放风机等底层自动化控制手艺,实现了小时级的温度调整,因时制宜。

辽宁1期试点取得的功效,开端验证了智慧莳植方案在海内落地的可行性。期待不久的未来,腾讯能够真正打造出有“中国特色”的AI 农业解决方案,从产学研用一体化生态建设中,配合探索智慧农业的未来。


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