科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

如今，許多現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)已使用GPS導(dǎo)航的拖拉機(jī)和農(nóng)業(yè)管理數(shù)字系統(tǒng)。而隨著人工智能（AI）的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)的下一步——“自主農(nóng)場(chǎng)”，也正在逐漸成形。這些農(nóng)場(chǎng)幾乎無(wú)需人類親自操作，便可完成種植與收獲。

美國(guó)《華盛頓郵報(bào)》近日刊文介紹了幾項(xiàng)構(gòu)建“自主農(nóng)場(chǎng)”的關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)有的剛剛出現(xiàn)，還有的即將投放市場(chǎng)。

自動(dòng)耕種收與智能噴藥

能自動(dòng)進(jìn)行翻耕、種植、收割作業(yè)，且只需極少人工干預(yù)的自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)，正在從原型走向?qū)嶋H應(yīng)用，吸引了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)備制造商和科技初創(chuàng)公司的關(guān)注。

美國(guó)Monarch拖拉機(jī)公司推出的全電動(dòng)、可選“無(wú)駕駛員”模式的MK-V拖拉機(jī)，現(xiàn)已投入葡萄園使用，充電6小時(shí)后可連續(xù)工作14小時(shí)。

另一家初創(chuàng)公司Farmwise則打造了結(jié)合AI與計(jì)算機(jī)視覺(jué)的除草設(shè)備，可晝夜識(shí)別并拔除雜草，顯著減少除草劑使用。今年4月，農(nóng)業(yè)巨頭泰勒農(nóng)場(chǎng)收購(gòu)了Farmwise，稱其技術(shù)有望降低人工成本、實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的耕作。

全球農(nóng)業(yè)機(jī)械龍頭迪爾公司則采用“分階段”策略，逐步引入自動(dòng)化功能，讓農(nóng)民熟悉技術(shù)并盡早獲得收益。其“識(shí)別與噴灑”系統(tǒng)結(jié)合了計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)，已應(yīng)用于玉米、大豆和棉花種植。該系統(tǒng)噴藥機(jī)的臂架上安裝有36個(gè)攝像頭，每秒可掃描近200平方米的農(nóng)田，遠(yuǎn)超人眼所能處理的信息量。在識(shí)別雜草的同時(shí)，逐個(gè)控制噴嘴，僅對(duì)雜草區(qū)域噴藥，可減少多達(dá)2/3的除草劑用量。

“未來(lái)我們或許能用AI為每一株植物制定專屬的護(hù)理方案。”迪爾公司新興技術(shù)總監(jiān)薩拉·申克爾說(shuō)，一塊20平方公里的農(nóng)田可能包含7.5億株作物，而要實(shí)現(xiàn)這種“逐株管理”，離不開AI與自動(dòng)化深度融合。

采果機(jī)器人和無(wú)人機(jī)

相比規(guī)則排列的大宗作物，水果和漿果等“特種作物”在采摘上的自動(dòng)化難度更高。果實(shí)成熟時(shí)間不一、易碎難抓，往往依賴大量人工維護(hù)與采收。

不過(guò)，這一局面也正被打破。丹佛農(nóng)業(yè)科技初創(chuàng)公司Tortuga開發(fā)了一款采果機(jī)器人，其外形酷似“火星車”，配備粗輪胎和伸縮機(jī)械臂，在果田中穿行，利用機(jī)械手臂深入藤蔓間，精準(zhǔn)采摘單個(gè)草莓或一串葡萄，輕柔放入籃中。今年3月，該公司被垂直農(nóng)業(yè)企業(yè)Oishii收購(gòu)。

“機(jī)器人采收效率更高，質(zhì)量更一致，還能緩解勞動(dòng)力短缺。”O(jiān)ishii聯(lián)合創(chuàng)始人布倫丹·薩默維爾表示，公司目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)采摘。

以色列Tevel Aerobotics科技公司則研發(fā)了“飛行采果機(jī)器人”，結(jié)合AI和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，可定位果實(shí)、判斷成熟度，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)采摘。但該公司也表示，大規(guī)模部署機(jī)器人技術(shù)仍受制于成本。

遠(yuǎn)程感知與圖像分析

AI帶來(lái)的變革，不止于地面作業(yè)。無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星采集的高分辨圖像和傳感數(shù)據(jù)，可幫助農(nóng)民建立農(nóng)田“數(shù)字孿生”模型，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)哪里干旱、哪里水澇、哪里病蟲害暴發(fā)。這讓農(nóng)民得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、精確干預(yù)，從而減少浪費(fèi)、提高產(chǎn)量。

這些系統(tǒng)的部分組件已投入使用，下一步是構(gòu)建一個(gè)互聯(lián)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，不僅能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還能不斷學(xué)習(xí)并改進(jìn)。

微軟農(nóng)業(yè)技術(shù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人蘭維爾·錢德拉設(shè)想，未來(lái)拖拉機(jī)與無(wú)人機(jī)將協(xié)同作業(yè)，同時(shí)種植、噴灑并實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)，優(yōu)化每一個(gè)農(nóng)場(chǎng)獨(dú)有的AI模型。

“未來(lái)農(nóng)業(yè)不會(huì)是沒(méi)有農(nóng)民的農(nóng)業(yè)，但AI會(huì)大幅提升農(nóng)民的生產(chǎn)力?！卞X德拉說(shuō)，“每一次飛行、每一次播種，都會(huì)為這塊地的AI模型增加數(shù)據(jù)。”

土壤智能分析

作物健康，始于土壤。過(guò)去，農(nóng)民需將表層土樣送至實(shí)驗(yàn)室分析。而現(xiàn)在，傳感器已經(jīng)走進(jìn)田間。

這些傳感器不僅可分析微生物狀況，還能識(shí)別“土壤壓實(shí)”區(qū)域，即土壤過(guò)于密實(shí)，阻礙水分滲透、根系生長(zhǎng)和氣體交換。這類信息有助于農(nóng)民決定是否翻耕、何時(shí)施肥等新季決策。

加拿大SoilOptix公司指出，微生物分析讓農(nóng)民能更準(zhǔn)確地掌握田間變化趨勢(shì)。農(nóng)民不再需要對(duì)整塊田地統(tǒng)一施藥或灌溉，而是可以精準(zhǔn)選擇區(qū)域、劑量與時(shí)機(jī)。

虛擬圍欄技術(shù)

在畜牧業(yè)領(lǐng)域，虛擬圍欄正在取代傳統(tǒng)鐵絲網(wǎng)和木樁，為牧場(chǎng)帶來(lái)更靈活的管理方式。

這種系統(tǒng)基于GPS項(xiàng)圈和地圖設(shè)定邊界。一旦牲畜靠近“虛擬圍欄”，項(xiàng)圈會(huì)先發(fā)出聲音警告，如繼續(xù)靠近，則施加輕微電擊提醒。該系統(tǒng)不僅能降低建設(shè)和維護(hù)成本，還可動(dòng)態(tài)調(diào)整放牧區(qū)域。

目前，這一技術(shù)已在美國(guó)、歐洲、澳大利亞逐步推廣，尤其適用于偏遠(yuǎn)地帶的大面積放牧管理。這種數(shù)字化牧場(chǎng)管理方式，正為農(nóng)業(yè)的未來(lái)打開更多想象空間。