人工智能在農業生產中的應用

孫樹霖 馬欣璐

目前人工智能技術在各行業廣泛應用，智能發展已成為各領域重要的核心技術。我國是農業大國，發展智能農業技術對實現農業現代化生產至關重要。本文主要介紹人工智能在農業生產中的應用前景，重點分析了智能機器人在智能采摘裝置和智能識別病蟲害中的應用效果。

機器人采摘果實進行快速的自動分揀、機器視覺特征提取識別病蟲害等人工智能技術，可以提高生產管理效率、保證產品質量，這將為我國農業高質量、高環保、高效率、可持續發展做出巨大貢獻。

1引言

我國農業農村部《2020年鄉村產業工作要點》中指出，要“以信息技術帶動業態融合”，以此發展鄉村產業，從而奠定全面小康和鄉村振興的基礎，這一舉措必將極大地推動我國在相對薄弱的智慧農業領域的長足進步。

幾年前，我國就已經在人工智能農業中取得了一定的成果，例如：農業病蟲害圖像識別、動物健康養殖管理專家系統、靶標探測的智能施藥等。但其中不乏存在諸多問題：人工智能農業裝置性價比低、科技含量低、機器視覺識別技術和農業可控變量操作技術等均處在低端的層面。因此，我國尚處于人工智能發展的初級階段，其發展潛力巨大、有待深入挖掘。

2智慧農業

智慧農業顧名思義就是在傳統農業的基礎上通過現代智能的技術提升農業產出率、農田資源利用率，提高勞動效益。例如，首先通過人工智能技術對預設的傳感器（如溫濕度傳感器、各種成分氣體濃度傳感器、光照強度傳感器、PH值傳感器等）信息的采集進行學習處理，整合分析后在云端上傳并回饋給農戶最優的農業活動方案，使得農作物生長達到最佳狀態，使農作物產量最大化。且可通過智慧農業物聯網的支持，以信息為中心保留所有交互的監控數據，消費者可以對農業產品追根溯源，從農產品產地到化肥的質量和種類，讓百姓使用農產品更加放心。

3人工智能在農業生產中的應用

3.1智能采摘裝置

智能采摘裝置從初步的設想到逐漸實現已經有了數年的發展歷史。來自歐洲和以色列的研究人員設計制作了名為Sweeper的采摘機器人，但該機器人只適用于采摘溫室中成熟的辣椒。在自動采摘工作運行時，機器的攝像頭和閃光燈配合，并通過機器視覺來判斷辣椒是否成熟。如果達到采摘的條件，它會根據機器視覺計算辣椒所在的位置，并利用特制的夾爪和剃刀配合完成采摘工作。

由于夾爪的設計存在缺陷，會導致部分果實不能被成功摘下或是在采摘過程中對果實造成損害。這一問題將是一個突破點，如何設計一種夾爪以適應更多的采摘場景？目前，國內外多數智能采摘設計團隊對夾爪的設計進行了多次的改良，例如3D打印的柔性鏤空夾爪、海綿包裹的三爪式夾爪、氣囊式夾爪等，這些改進將大大降低采摘過程中農產品的損失。

3.2智能識別病蟲害

病蟲害的防治一直以來都是農戶最為頭疼的事情。每年因為病蟲害而造成的農業經濟損失巨大。國內的一個研究項目是基于機器視覺技術，提取的馬鈴薯內部病蟲害特征進行識別，通過紋理配準、分塊自適應檢測以及小波變換等方法實現了機器視覺下的病蟲害的特征識別。仿真結果表明該病蟲害特征識別的準確率接近90 %，有效增加了該作物的病蟲害識別和防治能力。

在國內，健坤網絡科技公司開發的一款名為《植道》的微信小程序，它把人工智能技術帶入農業應用領域，在龐大的數據庫和先進的圖像識別技術支撐下，用戶通過上傳圖像進行識別，就能得到病蟲害的分析報告，且識別準確率高達90 %。

4結束語

在農業領域，人工智能大有可為。根據人工智能技術的判斷在農作物成長過程中所做的決策，大多都起到了舉足輕重的作用。除此之外，植保無人機可以有效地提高噴灑農藥的效率，操作安全、霧化效果好，可做到精準施藥；自動分揀農產品的裝置降低了人工成本，提高了勞動效率。隨著農村勞力大量外流和農業科技水平的不斷提高，人工智能將強有力地推動現代農業的發展。