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澳5官网:乔红院士:农业机器人是战略必争的领域

admin2023-01-011皇冠官方app

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“我国农业呈现人口多、耕地面积较多、作物种类多,但劳动力少、人均耕地少的特点,打通农业人工智能和机器人的接口,有望实现更好的自主、高效、精准和低成本的中国特色农业应用和发展。”在12月16日举行的“智慧农业创新院士论坛”上,中国科学院院士、中国科学院自动化研究所研究员乔红表示。

中国科学院院士、中国科学院自动化研究所研究员乔红。受访者供图

农业现代化中的智能需求

二十大报告提出了加快建设农业强国、到二零三五年基本实现新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化等方针。

在农业现代化历程中,高新科技的运用正在不断深入和加快,农业生产中的智能需求不断增强,数据显示,我国每年需要的农业传感器数量大约为3000万个,其中采购进口数量约1800万。农业智能技术、设备的创新与研发需求巨大。

同时,与美国的集约化农业、日本的精准化农业、荷兰的工厂化农业等现代农业模式不同,乔红介绍,我国农业显现出“多”与“少”同时存在的特点,“多”是人口多、耕地面积比较多、粮食作物的种类比较多,“少”是劳动力比较少、人均的耕地面积少。此外小农生产的模式长期存在也是特点之一。

“针对典型的大田果蔬和畜禽行业特点,在这些农业典型场景中,能不能打通农业人工智能和机器人的接口,是能否实现更好的自主、高效、精准和低成本的中国特色农业应用和发展的重要基础之一。”乔红说。

乔红所在的多模态人工智能系统全国重点实验室,是我国最早开展类脑智能研究的国立研究机构,也是国内首个“人工智能学院”牵头承办单位,乔红表示,在智慧农业领域,“我们希望从农业的需求出发,打通农业、AI和机器人的接口,更好地实现自主、高效、精准、低成本的中国特色农业发展和应用。”

AI赋能农业智能联动

和标准化程度更高的工业不同,农业生产的个性化、特异化色彩更强,不同的区域、不同的地块、不同的作物对农业机械的需求不同。

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“比如在农业传感器方面,我们需要一种低成本的农业专用的传感器、芯片和智能算法,我们也需要把软硬件一体化和AI进行设计,使得硬件设计的过程能够更快。我们还要考虑复杂高动态场景无损无感的检测。”乔红说。

低成本、快设计、可实现复杂场景检测的农业传感器如何研发?乔红提出,是否可以通过多种小型的传感器联合组合,形成快速、精准、低成本的智能联动。

“近期美国国家科学院、工程院和医学院联合研究,认为整体思维和系统认知分析技术是实现农业科技突破的首要前提。”乔红说,“用多个小的传感器来做事情,它的成本可以下降为原来的1/10,效率能够提高12倍。”

如何实现这一设想,乔红表示,目前仍面临许多技术挑战和难题。“一是如何分布,在大田、果蔬场景或畜禽场景中,怎么分布低成本的异构传感器,使它能够对整体建模,且可能达到概率上的稳定性,这是未来需要解决的。同时,多元异构信息怎么融合,也是需要解决的科学问题。三是多个传感器组在一块,形成了怎样的鲁棒融合,使得整体能够容错。四是如何适应不同气候、不同环境的农业生产场景,这需要把持续学习和泛化能力,引入到协同之中。”

农业机器作用不可替代

在社会的不断发展中,人类日渐摆脱繁重的体力劳动,机器乃至机器人承担了最为艰苦的劳动,农业亦是如此。“在保障粮食安全、抢占全球农业制高点、实现农业可持续发展等方面,农业机器人都有不可替代的作用,我相信是有战略意义的。”乔红说。

未来的农业机器人会是怎样的?乔红在演讲中描绘机器人进行农业生产的场景,机器人手是灵巧的、脚是敏捷的、眼是明亮的、脑子是聪明的,同时它的手足眼脑也是融合的,这样的机器人,可以为人类做很多事情。

“举例来说,在一个大田或果树生产的场景中,机器人的手必须灵巧,我们不可能给每一棵果树、每一个果实建模,但机器人需要准确地抓到每一个苹果,每一个草莓,它会碰触植物,但又不会损伤到茎叶。”乔红说,“它的足可以适应更广泛的地形,现在4足已经做得很好,未来会不会有两足机器人,可以在不平坦的耕地上进行作业。机器人还要有明亮的眼睛,适应不同季节、不同环境的变化,实现快速地迁移、抓取等。它还要有一个聪明的大脑,可以实现和人的畅通交流,不用下达很多指令,简单的词汇就可以和它互动,还可以自动抗干扰,对一些突发状况进行预警或应对。”

实现这一场景,不只有手、眼、足、脑的设计,乔红表示,未来的农业机器人,是一个整体,需要宏观地做人工智能设计,“还要考虑在全都是用自主化的硬件时,能不能用软硬件一体化的方式,来解决一些硬件的损伤造成的困难。”

新京报记者 周怀宗

编辑 唐峥 校对 卢茜

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