2024-11-11 17:40:01
“伏羲農(nóng)場(chǎng)”內(nèi)無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)在播種
你能想象未來(lái)農(nóng)業(yè)的樣子嗎？田間奔跑的是沒(méi)有駕駛艙的拖拉機(jī)；模擬器里，短時(shí)間里就能培育出一個(gè)新品種；儀器在田里過(guò)一遍，土壤成分就能一目了然……
在雄安新區(qū)雄縣十里鋪村，中國(guó)科學(xué)院智能農(nóng)業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)在這里運(yùn)營(yíng)著500畝的“伏羲農(nóng)場(chǎng)”。2023年6月，這一團(tuán)隊(duì)在雄安新區(qū)開始籌備建立中國(guó)科學(xué)院雄安創(chuàng)新研究院，聚集最先進(jìn)的農(nóng)業(yè)科技，瞄準(zhǔn)智慧農(nóng)場(chǎng)目標(biāo)，打造能推廣全國(guó)的“伏羲農(nóng)場(chǎng)”樣板。
智慧，藏在土壤信息里。能精確收集到土壤信息，靠的是一件“神器”——土壤養(yǎng)分伽馬能譜分析儀。土壤養(yǎng)分伽馬能譜分析儀是一個(gè)長(zhǎng)約1米的深灰色圓柱體。把它懸掛在拖拉機(jī)上，在地里掃一遍，就能采集到30厘米深度的土壤信息。這個(gè)過(guò)程，如同給大地拍X光片。
土壤中某些物質(zhì)含有放射性元素，伽馬能譜分析儀能接收和記錄下放射信息，把它解析成能譜信息。再借助大數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)模型與智能學(xué)習(xí)算法，把能譜信息轉(zhuǎn)換成常見的氮磷鉀等養(yǎng)分含量信息。
智慧，體現(xiàn)在農(nóng)機(jī)裝備上。農(nóng)場(chǎng)幾臺(tái)拖拉機(jī)最大的特點(diǎn)是無(wú)人駕駛。拖拉機(jī)上裝有傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)，能夠?qū)崟r(shí)產(chǎn)生近百條狀態(tài)信息，為自動(dòng)駕駛提供支持。這些裝備幫助拖拉機(jī)在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的支持下，按照設(shè)定路線實(shí)現(xiàn)無(wú)人精準(zhǔn)作業(yè)。
智慧，還體現(xiàn)在數(shù)字孿生應(yīng)用上。在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用數(shù)字孿生，就是用數(shù)字化手段模擬真實(shí)世界。為“伏羲農(nóng)場(chǎng)”建立模型，可以在虛擬環(huán)境中推演作物長(zhǎng)勢(shì)、病蟲害進(jìn)展、氣候帶來(lái)的影響等。利用模擬推演結(jié)果，為真實(shí)世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策參考。
育種也依靠人工智能。傳統(tǒng)的人工育種高度依賴育種專家的經(jīng)驗(yàn)，靠大量實(shí)驗(yàn)的育種方法成功率低。此外，育種周期較長(zhǎng)，培育一粒良種可能需要幾年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。
人工智能是怎么解決育種中的不確定性和周期長(zhǎng)問(wèn)題呢？育種模擬器系統(tǒng)導(dǎo)入了大量種子基因和表型數(shù)據(jù)，通過(guò)算法，找到基因和表型的內(nèi)在關(guān)系。一種基因表現(xiàn)出的植株高矮、粗細(xì)、抗倒伏能力、果實(shí)大小等，基本可以預(yù)知。這就剔除了偶然的成分，育種變得更有針對(duì)性、更高效。
使用人工智能育種模擬器能大大加快育種速度。人工智能可以搭建模型，模擬植物生長(zhǎng)過(guò)程。在這個(gè)虛擬世界里，環(huán)境參數(shù)可以調(diào)整、加速，只要算力足夠，最快幾天時(shí)間，就能“培育”出一粒良種。有了虛擬世界的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)實(shí)中只要“照方抓藥”，很快就會(huì)培育出真正的種子。
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