如今，人工智能已成為自動化、電氣化和信息化之后新一輪工業(yè)革命的基石。談及人工智能的應(yīng)用，也不僅僅停留在工業(yè)領(lǐng)域，在教育、醫(yī)療和金融領(lǐng)域也都是革命性的技術(shù)創(chuàng)新，那么在人類最古老傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，又會有怎樣的表現(xiàn)呢？
人工智能解決農(nóng)業(yè)面臨的世紀挑戰(zhàn)
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)對人類來說比其他領(lǐng)域更為重要。人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)及應(yīng)用早在本世紀出就已經(jīng)開始，這其中既有耕作、播種和采摘等智能機器人，也有智能探測土壤、探測病蟲害、氣候災(zāi)難預(yù)警等智能識別系統(tǒng)，還有在家畜養(yǎng)殖業(yè)中使用的禽畜智能穿戴產(chǎn)品。這些應(yīng)用正在幫助我們提高產(chǎn)出、提高效率，同時減少農(nóng)藥和化肥的使用。
智能圖像識別
以前我們在野外看到一個不認識的花草要查閱資料才能知道是什么花草，可如今我們可以通過各種識圖軟件對著花草拍照掃描一下就知道了，這就是電腦圖像識別技術(shù)。如今借助機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，智能圖像識別準確率越來越高，而應(yīng)用也遠遠不止這些。
PlantVillage（美國）和Plantix（德國）是兩款智能植物識別App，他們能做的不僅僅是幫你識別你不認識的農(nóng)作物，他們能夠幫農(nóng)戶智能識別農(nóng)作物的各種病蟲害。農(nóng)戶把患有病蟲害農(nóng)作物的照片上傳，App就會識別出農(nóng)作物犯了那種病蟲害，并且可以給出相應(yīng)的處理方案。除了人工智能給出的處理方案，App上還有用戶和專家交流的社區(qū)，可以針對相應(yīng)的病蟲害進行討論交流。
智能識別+智能機器人
那么如果把圖像智能識別跟智能機器人結(jié)合會怎樣呢？那就是更好的幫我們種地、播種和采摘。
（Blue River的萵苣種植機）
Blue River的農(nóng)業(yè)智能機器人可以智能除草、灌溉、施肥和噴藥。智能機器人利用電腦圖像識別技術(shù)來獲取農(nóng)作物的生長狀況，通過機器學(xué)習(xí)，分析和判斷出那些是雜草需要清除，哪里需要灌溉，哪里需要施肥，哪里需要打藥，并且能夠立即執(zhí)行（圖示為萵苣種植機）。智能機器人因為能夠更精準的施肥和打藥，可以大大的減少農(nóng)藥和化肥的使用，比傳統(tǒng)種植方式減少了90%的農(nóng)藥化肥使用。
智能播種機器人還可以通過探測裝置獲取土壤信息，然后通過算法得出最優(yōu)化的播種密度并且自動播種。美國愛荷華州的發(fā)明家David Dorhout研發(fā)的智能播種機器人Prospero就是這樣的智能機器人。
除了播種和田間管理，農(nóng)業(yè)智能機器人還可以幫我們采摘成熟的蔬果。
（Aboundant Robotics的蘋果采摘機器人）
Aboundant Robotics也是來自美國加州的農(nóng)業(yè)機器人公司，目前他們已經(jīng)上市的是一款蘋果采摘機器人，可以在不破壞蘋果樹和蘋果的前提下達到一秒一個的采摘速度。蘋果采摘機器人通過攝像裝置獲取果樹的照片，用圖片識別技術(shù)去定位那些適合采摘的蘋果，然后用機械手臂和真空管道進行采摘，一點都不會傷到果樹和蘋果。
衛(wèi)星云圖學(xué)習(xí)，種地不看天，看手機
傳統(tǒng)農(nóng)藥田間管理看天看地看作物，而如今農(nóng)民也要成為看手機的低頭族了。通過對衛(wèi)星拍攝圖片，航拍圖片以及農(nóng)田間其他設(shè)備拍攝的照片進行智能識別和分析，人工智能的能夠精確的預(yù)報天氣，氣候災(zāi)害，識別土壤肥力，莊家的健康狀況等等。
除了天氣預(yù)測和產(chǎn)量預(yù)測，人工智能對農(nóng)作物各種圖像的學(xué)習(xí)還能判斷出農(nóng)田哪里有雜草入侵，哪個地塊的農(nóng)作物養(yǎng)分不足，哪里的農(nóng)作物正在發(fā)生病蟲害。美國加州的IntelinAir就是一家提供這樣服務(wù)的公司。
從瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院衍生出的農(nóng)業(yè)科技公司Gamaya則使用獨特的超光譜（高光譜）感應(yīng)裝置，用這些能夠探測出肉眼無法觀察的光譜，這為農(nóng)戶提供了更全面的數(shù)據(jù)，向農(nóng)戶提供智能施肥管理、灌溉管理和蟲害管理。Gamaya的技術(shù)已經(jīng)在玉米、大豆和甘蔗的種植上應(yīng)用，并幫助農(nóng)戶大大降低成本和提高產(chǎn)出。
牛臉識別，智能穿戴
人工智能還可以用在禽畜的養(yǎng)殖業(yè)，比如在養(yǎng)牛行業(yè)。人工智能通過農(nóng)場的攝像裝置獲得牛臉以及身體狀況的照片，進而通過深度學(xué)習(xí)對牛的情緒和健康狀況進行分析，然后幫助農(nóng)場主判斷出那些牛生病了，生了什么病，那些牛沒有吃飽，甚至那些牛到了發(fā)情期。來自加拿大的Cainthus機器視覺公司正在做這樣的事情。
除了攝像裝置對牛進行“牛臉”識別，還可以配合上可穿戴的智能設(shè)備，這會讓農(nóng)場主更好的管理農(nóng)場。荷蘭的Connecterra是一家動物智能穿戴技術(shù)公司。通過帶在奶牛脖子上的智能傳感器，結(jié)合牧場上的固定探測器共同收集數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器上，用自己開發(fā)的算法通過機器學(xué)習(xí)讓這些海量的原始數(shù)據(jù)變成直觀的圖表和信息發(fā)送到客戶那里。
這些信息包括奶牛的健康分析、發(fā)情期探測和預(yù)測、喂養(yǎng)狀況、位置服務(wù)等。Connecterra大大節(jié)省了奶農(nóng)的工作時間，提高了工作效率，特別是對有機農(nóng)場更有幫助，因為他們可以很容易的了解放養(yǎng)時間、位置和吃草的時間。
讓物聯(lián)網(wǎng)更有價值
除了智能穿戴還有更多的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施，比如田間攝像頭、溫度濕度監(jiān)控、土壤監(jiān)控、無人機航拍等等。這些設(shè)施能夠為農(nóng)業(yè)管理提供海量的實時數(shù)據(jù)，那么如何把這些海量的數(shù)據(jù)及時的變成有價值的信息，就是人工智能要做的事情。
人工智能還可以通過算法給出各種最優(yōu)化的方案，比如根據(jù)土壤環(huán)境狀況，結(jié)合市場行情預(yù)測，從而給出今年該地適合種玉米還是大豆。
未來的挑戰(zhàn)和機遇
人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛開始，面臨的挑戰(zhàn)比其他任何行業(yè)都要大，因為農(nóng)業(yè)涉及的不可知因素太多了！地理位置、周圍環(huán)境、氣候水土、病蟲害、生物多樣性、復(fù)雜的微生物環(huán)境等等，這些因素都在影響著農(nóng)作生產(chǎn)。你在一個特定環(huán)境中測試成功的算法，換一個環(huán)境未必就有用了。
我們現(xiàn)階段看到的一些人工智能成功應(yīng)用的例子大都是在特定的地理環(huán)境或者特定的種植養(yǎng)殖模式。當外界環(huán)境變換后，如何挑戰(zhàn)算法和模型是這些人工智能公司面臨的挑戰(zhàn)，這需要來自行業(yè)間以及農(nóng)學(xué)家之間更多的協(xié)作。
