人工智能PK传统经验,多多农研草莓种植比赛如何帮农人“卖得好、种得好”?

Bianews 2020-07-24 19:54:46

7月22日,52位顶尖农人与青年学者,齐聚云南昆明富民县,他们要用120天,研究、展示和比拼怎么高效低成本地种出最好吃的草莓。

他们参与的是“多多农研科技大赛”,自大赛开幕以来共吸引了全球超过17支AI队伍,超过108人参与报名。经过初赛答辩及评审,最终AiCU、智多莓、NJAI.莓、CyberFarmer.HortiGraph四支AI队伍进入决赛。这4支科研队伍,将与实战型选手展开决赛比拼草莓种植。

实战型队伍是来自中国草莓种植大县的全国劳动模范、人大代表等组成的顶尖农人高手队伍:包括纪荣喜劳模工作队、圣野浆果富民队、艳九天巾帼队、神农小队。

这些参赛者从60后到90后都有,30余岁的年龄差之间,是汗水浇灌的数十年实践经验与前沿人工智能等数字化技术的较量与融合。决赛于7月22日拉开帷幕,8支队伍将围绕草莓产量、品质、投入产出比展开竞争。

拼多多作为电商平台为什么要开展这样的赛事活动?难道也要加入互联网企业养猪、种菜的队伍参与上游农业生产环节了吗?

农人带秘方参赛

——鞭牛士——

按照规定参赛的每组顶尖农人队,将获得一个独立的传统园艺生产温棚,室内装置主要有:定比施肥器、水泵、滴灌软管、种植槽等农艺生产设备,以及基础的温湿度、水肥EC监测仪器等。

这些装置平平无奇,数十年的种植经验里才有顶尖农人们的参赛“秘方”。

全国劳动模范、江苏镇江人纪荣喜是带着油渣来参赛的,将近40年的种植经验告诉他,油渣虽是普通油渣,但在底肥里添加后,种出来的草莓会更香甜。纪荣喜说,镇江有着三十多年的草莓种植历史,而纪荣喜本人在1984年就开始种草莓,解决过草莓产销的很多问题。

纪荣喜本人也喜欢在种植过程中探索新技术,1991年,他率先利用日本技术开始种冬草莓,错开传统5月的上市季,推到12月下旬上市。整个货架期拉长,价格提高到5元一斤,一亩地收入达一万元。如今在他的实验大棚里,装了补光、补温设施,有水分检测的传感器,但大棚还不是全自动,要手动控制。纪荣认为,“人工智能是必然趋势”,对与人工智能的对战,55岁的他充满了好奇。

有近20年种植经验的马廷东在东港种草莓。东港草莓是当地最重要的支柱产业之一,数据显示,2019年,东港草莓产值达到了46亿元,相关从业人员达到了10万人。截至目前,马廷东的合作社已经有157户农户,草莓种植面积超过6000亩。在他的队伍中还有研究草莓三十年的理论派代表、高级农艺师史功成。

在传统草莓种植过程中,农人的经验十分重要,需要根据草莓所处的不同时期,如开花期、花果同在期、结果期等,进行不同比例的水、肥等调整,并且不能犯错。此外传统草莓种植还是一门体力活。从育苗、选苗、栽种,到施肥、浇水、用药、采摘,都需要长期的、精细的照料。这些照料的背后,是大量的人力消耗。据马廷东团队成员介绍,人工费用占到总共费用60%~70%,已经是当地草莓种植中最大的支出项。

马廷东对AI技术种植草莓不那么看好,一方面是数据积累不够。“现阶段,人工智能团队的数据积累还差很远,”马廷东表示,“人可以根据不同环境立马调整,机器未必,数据积累需要更长时间。”

几年前,马廷东曾试过用技术的方式进行草莓种植。不过,因为流量和感应器的成本过高,最终放弃了大规模的试验。“技术改变农业,不仅仅需要看技术的进步,也需要看成本和产出比,不然很难落地。”马廷东表示,投资回报率不高同样是限制目前人工智能发展的一个重要因素。

事实上,农人参赛队伍中,不乏曾尝试用技术改造种植方式的,但实战后发现了技术仍需提高和改善的问题。一直以来靠“经验”的行业究竟如何高效低耗地被技术改造?AI优势如何真正惠及农业,让农人“种得好”?科研队伍在比赛中给出了思路。

AI如何帮农人“种得好”?

——鞭牛士——

农人口中的经验,放在人工智能语境下,就是数据。而对于科研队伍,这正是他们的秘方。

参赛的AI专家选手们将在具备独立作业环境的温室中进行比赛, 利用比赛所提供标准版智慧温室控制系统基础,通过机器学习及神经网络等算法,建立一套草莓生产模型及环境模型,录入对应的温度、湿度、水肥等大数据,并建立起与甜度、产量、效益等相关的曲线,同时,在相应模型基础上,投喂历史数据和实时数据,远程或自动控制草莓的生长,达到最佳值。

其实,要真正在小农生产环境中实现数字化提升,核心在于提高投入产出比的实际应用。这就意味着要将实验室DEMO转换为实际农业生产应用,利用对不同品类作物生长周期的观测,建立一套适应当地种植环境的作物模型。这样农业生产者可以利用简易的低成本IoT设备监测数据后,根据这个作物模型准确判断出,何时该增肥、何时该降温,对应的产量和品质会提升多少?

针对需要适时施不同肥等实际农业生产中的实际问题,智多莓队队长、建智科技首席专家程飚就带领团队给出一个解决方案。程飚介绍,原理在于将光谱变化同植株生长、病虫害对应,并通过15项环境参数、7项作物参数,建立起一套草莓PCSE生长模型,并由AI自动作出种植策略判断。

“用算法训练机器的同时,也希望可以训练农人,让其灵活掌握应用这套技术,让农民变成技术工人,能够对草莓生长节点和模型对应,进而提升整个云南草莓的商品化率和附加值。”程飚说。

在这次比赛中,他们计划将近红外光谱分析技术应用在草莓生长上,这项技术此前被公安、化工领域成熟应用,常见于毒品、化工品的无损检测。

而对于成本问题,NJAI.莓给出了方案,NJAI.莓队长、南京农业大学教授倪军表示,利用多样性传感器及作物生长感知技术,可以有效减少化肥、农药用量,提升产量和品质。此前其团队已在大田粮食作物生产中的氮肥管理领域有成功经验。

“采用新技术的种植策略,肥料利用率可达到50%以上。”倪军表示,经过实地测算,亩省水70%、省肥50%左右,相当于每亩地节约了350元,而且还能省下400元的劳动成本。

除了上述问题,开展AI农业,也令一些农人担心会被取代。

CyberFarmer.HortiGraph队伍的代表林森表示:“当前的人工智能,是大数据和深度学习为代表的弱人工智能,更高级形式则是碳智能和人机混合智能。”他认为,对于“人被机器取代”问题,并不存在。未来人和AI一定是协同发展、人机共生的关系。

在马廷东看来,“就目前技术水准来看,人工智能大规模取代农民尚需时间。”他判断,AI是农业的未来趋势,但还需要很远的路要走。

实际上,采用 AI 种植的数字农业,并非是替代传统种植,而是解决人机共生问题。而“AI是农业未来趋势”似乎已经成为农人们的共识,当前如何让人工智能、机器人学习到顶尖农人们的种植经验,进而优化生产管理过程,也是科学家们在这次决赛中关心的问题。

摸索与趋势

——鞭牛士——

实际上,过去几年在国外特别是在欧美,农业数字化程度普遍较高,在AI农业市场一直拥有不可忽视的地位。一些一流农业生产公司已经先人一步,根据长周期的植物生长监测,获得了光照、温湿度、EC值/肥力甚至是气候、病虫害等复杂变量的大量数据,建立出草莓、西红柿、谷物等生产模型。

通过这些生产模型,生产者只需要选择提高产量/提高品质,系统便会自动给出生长环境调节的建议,甚至是自动化操作,极大节省了人力等成本,让农作物生产变得更高效、精准。

但是一方面,国外的生长模型很难向国内开放,另一方面,因为国内外农业生产模式、地域等差异这些模型也可能无法适应国内小农生产环境,被直接应用。因而除了马廷东团队指出的要根据农作物不同生长时期给出不同种植方案外,因地制宜也非常重要的。

客观来看,当前国内各地也在尝试兴建“智慧农场”,国内企业也在通过集成海内外的农业软硬件设施,提供综合性解决方案。但总体上在AI农业领域仍处于探索阶段。借此次多多农研比赛的平台和机会,顶尖农人与科研队伍碰撞经验与智慧,集思广益,从中呈现出对AI农业解决方案的思考,就可能成为行业灵感,给行业上游发展以思路、数据和参考。

总的来说,AI农业不仅有其改造产业的优势,能够追求现有条件下,提高效率,降低能耗,保护环境,更已成为行业现实发展的需求。据高盛等机构发布的研究报告,揭示的一个客观现实是,未来人类对粮食产量需求将增加,人力成本同样将增加、施肥、农药、灌溉的不理想依然可能对农作物造成负面影响。

中国农业大学信息与电气工程学院教授、国际信息处理联合会(IFIP)农业先进信息处理专委会主席李道亮表示,世界各国农业就业人口呈下降趋势,中国最为明显。同时,农业劳动力老龄化问题愈发突出、劳动力在农产品成本比重日趋提高,“未来30年中,农业劳动力将越来越短缺,无人农场等技术突破至关重要”。

农产品上行助力农人“卖得好”

——鞭牛士——

而回到上文提出的问题,为什么拼多多会开展这样的活动?

实际上,电商兴农是近年来电商行业中的一股风潮,最为明显的就是助力农产品上行。不光是拼多多,包括淘宝、京东等传统电商平台,以及抖音、快手新兴直播电商平台都在助力农产品上行,也就是帮助农民“卖得好”。

今年4月,人民网发布的《中国农村电商物流发展报告》指出,截至4月,农村地区年收投快件量达到120亿件,电商带动农产品进城和工业品下乡总销售额超过7000亿元。

其中,拼多多就靠“拼农货”“货找人”模式,向6.28亿消费者呈现“产地直发”优质水果,帮助“小农户”连接“大市场”。用户从电商平台下单,48小时,新疆哈密瓜就能到送达。

数据显示,2019年拼多多平台农产品成交额达到1364亿元,成为中国最大的农产品上行平台。

而今年开年的疫情,更让众多电商平台打通的农产品上行通道,在帮助销售滞销农产品时突显出至关重要的作用。自2月10日至4月20日,拼多多抗疫助农专区累计售出滞销农产品超过6亿斤,覆盖全国近400个农产区。

此外,拼多多还曾先后上线了助农项目“多多果园”、“多多农园”,帮助云南等地区的农产品打通上行渠道。

电商平台纷纷下功夫进军农村电商,确实是看到了这一市场的巨大潜力。据中商产业研究院发布的报告显示,预计未来五年农村电商市场的年均复合增长率约为38.87%,2020年我国农村电商市场规模将达到16860亿元。

如何挖掘、甚至提升这一市场潜力,电商平台思路也随着市场需求发生着变化。商务部国际贸易经济合作研究院发布的《2019中国电商兴农发展报告》指出,以淘宝、京东为代表的传统电商带动的工业品下乡和消费品下乡,完成了培养居民网上消费习惯的第一阶段,2017年开始,随着拼多多、抖音、快手等新型移动互联网平台出现,农村电商发展进入第二阶段——农产品上行。

这一阶段更迭基于农村电商的基础设施建设逐步完善。拼多多等新电商平台已经重塑农产品供应链模式,让小农户与大市场实现低成本对接。在农村电商物流加持设施建设方面,拼多多建构了“农货智能处理系统”+“轻仓储”的有效模式,在这样的模式下,将水果供应链从1个月缩短到5-7天。

下游供应链已经搭建好,如何继续推进“卖得好”?

电商平台看向了上游。随着行业发展,消费者对于农产品的需求也更高,能种出好的产品,才能实现“卖得好”。这也是为什么拼多多开始将注意力向上游扩展,举办多多农研,关注和助力AI农业。

不介入生产环节,帮农民“种得好”成新议题

——鞭牛士——

近年来,不少互联网平台开始积极参与到农业生产上游环节,京东、阿里在前两年已经宣布利用自身AI技术养猪又种蔬果,除了“卖得好”,帮助农民“种得好”成了互联网公司,特别是电商企业的新议题。

不过,这一次的“多多农研”比赛并非是拼多多直接介入农业生产环节的信号,拼多多方面表示,不会直接介入生产,也不会售卖任何解决方案,而要探索数字农业的底层研发。此次比赛的目的就是通过探索,为上游众多的产业带和小农生产者提供更低成本的解决方案,并投入资金和资源建设示范点,跑通流程形成可复制经验。

实际上,与帮助农民“卖得好”一样,拼多多接下来希望也帮农民“种得好”,这次比赛对于拼多多而言,是一项具有长期战略价值的系统性工程,举办这次比赛,是想通过比赛产出一批切实成果,将国际领先的数字农业应用引入本土。

截至今年一季度,拼多多平台涉农活跃商家数量超过85万家,预计今年拼多多平台农产品、农副产品成交额至少达到2500亿元。从平台角度来看,帮助农民种出好的产品,在后续推动农产品上行的过程中,好的农产品就会直接零售给用户,平台两端的用户和农户都获益。

从电商本质上看,可以提升货源产品品质,从产业链源头关注和提升消费者体验的举动。拼多多副总裁陈秋表示:“前端技术进步的一小步,可能会解决小农经营主体的众多难题,并带来更加稳定的农产品供应链。”

而从竞争角度看,推动农产品上行的不只拼多多,所以探索并给上游提供更高的解决方案,带来实质化的收益,有利于拼多多稳固中国最大农产品电商上行平台的地位。通过技术让农户“种得好”提升收入,也能形成平台影响力,吸引更多农户关注和入驻平台。

更长远来看,拼多多一方面完成了流通链路的数字化,一方面深入上游探索生产种植的数字化提升,将构建起一套生产数据、消费数据、流通链条等在内的数字农业中台,打通从流通到生产的数字化链条,提供解决化方案,推动数字农业更广范围地落地。

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