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【觀點】喬紅院士：農業機器人是戰略必爭的領域

2023-02-09 10:50:10

[ 導讀 ] 農業機器人是戰略必爭的領域。

中國科學院院士、中國科學院自動化研究所研究員喬紅。受訪者供圖

“我國農業呈現人口多、耕地面積較多、作物種類多，但勞動力少、人均耕地少的特點，打通農業人工智能和機器人的接口，有望實現更好的自主、高效、精準和低成本的中國特色農業應用和發展。”在12月16日舉行的“智慧農業創新院士論壇”上，中國科學院院士、中國科學院自動化研究所研究員喬紅表示。

農業現代化中的智能需求

二十大報告提出了加快建設農業強國、到二零三五年基本實現新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化等方針。

在農業現代化歷程中，高新科技的運用正在不斷深入和加快，農業生產中的智能需求不斷增強，數據顯示，我國每年需要的農業傳感器數量大約為3000萬個，其中采購進口數量約1800萬。農業智能技術、設備的創新與研發需求巨大。

同時，與美國的集約化農業、日本的精準化農業、荷蘭的工廠化農業等現代農業模式不同，喬紅介紹，我國農業顯現出“多”與“少”同時存在的特點，“多”是人口多、耕地面積比較多、糧食作物的種類比較多，“少”是勞動力比較少、人均的耕地面積少。此外小農生產的模式長期存在也是特點之一。

“針對典型的大田果蔬和畜禽行業特點，在這些農業典型場景中，能不能打通農業人工智能和機器人的接口，是能否實現更好的自主、高效、精準和低成本的中國特色農業應用和發展的重要基礎之一。”喬紅說。

喬紅所在的多模態人工智能系統全國重點實驗室，是我國最早開展類腦智能研究的國立研究機構，也是國內首個“人工智能學院”牽頭承辦單位，喬紅表示，在智慧農業領域，“我們希望從農業的需求出發，打通農業、AI和機器人的接口，更好地實現自主、高效、精準、低成本的中國特色農業發展和應用。”

AI賦能農業智能聯動

和標準化程度更高的工業不同，農業生產的個性化、特異化色彩更強，不同的區域、不同的地塊、不同的作物對農業機械的需求不同。

“比如在農業傳感器方面，我們需要一種低成本的農業專用的傳感器、芯片和智能算法，我們也需要把軟硬件一體化和AI進行設計，使得硬件設計的過程能夠更快。我們還要考慮復雜高動態場景無損無感的檢測。”喬紅說。

低成本、快設計、可實現復雜場景檢測的農業傳感器如何研發？喬紅提出，是否可以通過多種小型的傳感器聯合組合，形成快速、精準、低成本的智能聯動。

“近期美國國家科學院、工程院和醫學院聯合研究，認為整體思維和系統認知分析技術是實現農業科技突破的首要前提。”喬紅說，“用多個小的傳感器來做事情，它的成本可以下降為原來的1/10，效率能夠提高12倍。”

如何實現這一設想，喬紅表示，目前仍面臨許多技術挑戰和難題。“一是如何分布，在大田、果蔬場景或畜禽場景中，怎么分布低成本的異構傳感器，使它能夠對整體建模，且可能達到概率上的穩定性，這是未來需要解決的。同時，多元異構信息怎么融合，也是需要解決的科學問題。三是多個傳感器組在一塊，形成了怎樣的魯棒融合，使得整體能夠容錯。四是如何適應不同氣候、不同環境的農業生產場景，這需要把持續學習和泛化能力，引入到協同之中。”

農業機器人作用不可替代

在社會的不斷發展中，人類日漸擺脫繁重的體力勞動，機器乃至機器人承擔了最為艱苦的勞動，農業亦是如此。“在保障糧食安全、搶占全球農業制高點、實現農業可持續發展等方面，農業機器人都有不可替代的作用，我相信是有戰略意義的。”喬紅說。

未來的農業機器人會是怎樣的？喬紅在演講中描繪機器人進行農業生產的場景，機器人手是靈巧的、腳是敏捷的、眼是明亮的、腦子是聰明的，同時它的手足眼腦也是融合的，這樣的機器人，可以為人類做很多事情。

“舉例來說，在一個大田或果樹生產的場景中，機器人的手必須靈巧，我們不可能給每一棵果樹、每一個果實建模，但機器人需要準確地抓到每一個蘋果，每一個草莓，它會碰觸植物，但又不會損傷到莖葉。”喬紅說，“它的足可以適應更廣泛的地形，現在4足已經做得很好，未來會不會有兩足機器人，可以在不平坦的耕地上進行作業。機器人還要有明亮的眼睛，適應不同季節、不同環境的變化，實現快速地遷移、抓取等。它還要有一個聰明的大腦，可以實現和人的暢通交流，不用下達很多指令，簡單的詞匯就可以和它互動，還可以自動抗干擾，對一些突發狀況進行預警或應對。”

實現這一場景，不只有手、眼、足、腦的設計，喬紅表示，未來的農業機器人，是一個整體，需要宏觀地做人工智能設計，“還要考慮在全都是用自主化的硬件時，能不能用軟硬件一體化的方式，來解決一些硬件的損傷造成的困難。”

來源：新京報記者：周懷宗

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