首屆草莓AI種植比賽 人工智能隊領先頂尖農人隊

　　10月15日，經過近三個月的角逐，國內首屆草莓AI種植大賽的第一賽季結束，人工智能隊整體領先頂尖農人隊。

　　7月20日，在聯合國糧食及農業(yè)組織指導下，由中國農業(yè)大學和拼多多聯合舉辦的第一屆“多多農研科技大賽”在云南昆明啟動，4支來自全球的AI隊伍、4支來自中國草莓種植強縣的頂尖農人隊伍，展開為期120天的高原草莓種植挑戰(zhàn)賽。

　　如今比賽過半，第一季草莓迎來豐產�，F場數據顯示：AI隊和頂尖農人隊的草莓含糖量等指標持平，但AI隊在產量上全面領先，平均超過頂尖農人隊175%以上。

　　同時，AI隊的“算法種地”也有了階段性成果——聚類算法、圖像識別算法、碰撞算法、多層神經網絡等近20種算法齊聚，有望為國內草莓種植探索出“智慧插件”，實現一鍵式最優(yōu)種植。

　　“這次是‘人機競賽’，但也要探索人機協(xié)同，將人工經驗數據化，為產區(qū)提供參考模型。”多多農研大賽組委會負責人蘭克說，目前數據并不代表最終結果，更希望AI隊伍和頂尖農人隊伍，能夠摸索出一套幫助中小種植者提升效益的最優(yōu)解決方案。

　　AI隊伍多項指標領先云南草莓產季提前60天

　　9月開始的第一個產季中，4支AI隊伍和4支頂尖農人隊伍，在草莓產出上已經出現了差異。

　　根據大賽技術支持方，云南省農業(yè)科學院的專家團隊測定數據顯示，在成熟周期內果實數量對比上，智多莓、AiCU、NJAI.莓、CyberFarmer.HortiGraph四支AI隊全面領先，整體均值超過頂尖農人隊175%以上。

　　而在平均果重指標上，CyberFarmer.HortiGraph、NJAI.莓、智多莓3支AI隊伍均處于領先水平。這其中，紀榮喜勞模工作隊成為唯一一支超過AI的頂尖農人隊。

　　在云南省農業(yè)科學院研究員阮繼偉博士眼中，比賽的8支隊伍“各顯神通”，很快適應了高原氣候下的草莓種植作業(yè)，成功將云南草莓產季提前了60天以上。

　　“長江中下游草莓剛開始栽種時，大賽的第一季草莓已經豐收，僅此一項便能填補云南夏秋鮮食草莓消費的空白。” 阮繼偉說道。為了支持比賽，云南省農業(yè)科學院專家團隊還提供了自主研發(fā)的種苗催花和鮮果綠色高效生產2項國家技術發(fā)明專利支持。

　　就在7月20日開始的決賽中，頂尖農人隊伍也用上了各自的“絕招”，嘗試與AI一爭高下。來自江蘇的全國勞動模范紀榮喜，從家鄉(xiāng)背來了油渣“秘方”作為底肥;艷九天巾幗隊的孫郁晴和王琪通過調節(jié)水質酸堿度，促進草莓植株的鐵元素吸收。

　　“一開始我們農人隊對于田間管理還是很有自信的，像人工對水肥、病蟲害管理會更加及時，有一株草莓出問題都能及時解決。”孫郁晴說，這兩個月下來，她們深刻認識到了農業(yè)數據化的重要性——當頂尖農人隊在田間澆水、施肥時，旁邊的AI組只需要對模型和反饋參數進行調整，溫室的通風窗、施肥系統(tǒng)會進行自動調整，實現了“一身輕松搞農業(yè)”。

　　接下來的第二個產季中，孫郁晴和隊友們計劃收集分析溫室內pH值、溫濕度等數據，對灌溉施肥進行更精細化控制，以提高單位面積產出和效益。

　　阮繼偉博士分析說，在第一個產季中，各AI隊伍已逐漸熟悉大賽自動化作業(yè)平臺，并且通過數據分析、算法策略制定了更加精細化的水肥管理方案，在產量上有著不錯的成績。“接下來更需要關注第二個產季的數據，頂尖農人組在產量上也有可能后發(fā)制人。”

　　多種算法下地，打造“一鍵種植”智慧插件

　　比賽的兩個月中，AI隊伍也在探索通過新技術，幫農人實現“一鍵種植”。

　　在4個獨立的AI溫室里，應用了荷蘭騎士(Ridder)集團的智能化環(huán)境控制計算機及水肥一體化系統(tǒng)，其集成超過50套傳感器，可實時讀取溫濕度、光照強度值、二氧化碳濃度等45條生產環(huán)境參數，并根據預設條件對超過30條灌溉、通風參數進行自動化控制。

　　40余位來自不同學科、不同領域的青年科學家，將通過競賽專用的API接口，挑戰(zhàn)利用創(chuàng)新算法完善各自的AI模型，用人工智能實現“無人值守”的草莓種植。

　　“通過聚類算法、圖像識別算法、碰撞算法等多種策略，我們在探索訓練一套更聰敏的AI模型。它就好比醫(yī)生，對草莓生長、環(huán)境情況進行‘問診’，自動進行精細化的控制。”智多莓隊長程飆介紹說，AI農業(yè)一定不是昂貴的實驗室技術，他們希望通過比賽探索出真正應用到云南本土的解決方案，為小農戶提供高性價比解決方案。

　　目前，這支由11位來自中國科學院自動化研究所、昆明市農科院等專家組成的團隊，正在嘗試將決賽中摸索出的階段性成果，在昆明周邊種植草莓的家庭農場、合作社之中做部署實驗。

　　▲CyberFarmer.HortiGraph在AI溫室內加裝的攝像頭，通過圖像識別算法來智能偵測草莓的生長狀態(tài)。（攝影/穆功）

　　來自CyberFarmer.HortiGraph聯隊的林森、鄭建峰兩位博士隊長，則嘗試運用超過9種算法，把人工智能技術、專家經驗、模型系統(tǒng)進行融合，建成一套標準化的草莓種植智慧決策系統(tǒng)。

　　“像植物生長狀態(tài)識別、病蟲害預警等已得到驗證的技術，這次我們也應用到了昆明的草莓種植中。”林森指著比賽溫室內的小型攝像頭說，通過圖像掃描識別的方式，可以判定植物生長狀態(tài)以及是否有病蟲害，并由AI進行智能管理。

　　AiCU隊代表、荷蘭瓦赫寧根大學碩士趙星是云南昆明人，今年因為疫情原因一直未能回國，但他和團隊通過算法，在萬里之外控制著家鄉(xiāng)草莓的生長。

　　“昆明的氣候相比于荷蘭得天獨厚，自然環(huán)境已適合草莓基本生長，我們算法中擅長的溫度、光照等精確能耗計算沒有了用武之地。”趙星說，他們希望未來可以做出幫助農人們打造出一套可以正確決策水肥的算法，更“聰明省力”地種地。

　　▲在各類算法的支持下，比賽基地內的草莓將在11月份很快進入第二個豐產季，并為產區(qū)輸出數據經驗。（攝影/穆功）

　　多多農研科技大賽評委、中國農業(yè)大學信息與電氣工程學院教授李道亮認為，新一代的農民，和上一代農民已有很大差別，新的生產方式必然要顛覆傳統(tǒng)作業(yè)模式，“像這次草莓挑戰(zhàn)賽中，就要通過智能系統(tǒng)把作物規(guī)律挖出來學習，探索實現智能識別、智能學習、智能決策、智能作業(yè)，這也是未來無人農業(yè)的核心。”

　　幫助新農民從“賣得好”到“種得好”，也是比賽主辦方拼多多的一項長期探索。多多農研大賽組委會負責人蘭克認為，此次比賽雖然是“人機競賽”，但將產出一批很有價值的“人機協(xié)同”種植方案，并輸出到更多產區(qū)。

　　當前，拼多多仍在加快向農業(yè)產業(yè)鏈上游的研發(fā)和投入。如通過與江蘇省淡水水產研究所的合作，拼多多為長三角大閘蟹產區(qū)制定更適合電商平臺的螃蟹銷售與生產標準。同時，拼多多還在與新加坡科學技術研究署合作，研發(fā)一種經濟有效的食品污染檢測方法。

　　“我們愿意去做大量的重投入，深度的創(chuàng)新，愿意扎扎實實地改造我們的傳統(tǒng)農業(yè)，改變流通。”在這家年輕平臺的五周年慶上，拼多多董事長黃崢如是說。