當農業插上“智慧翅膀”：便宜系統解決復雜問題

當擁有悠久歷史的農業與具有新鮮活力的人工智能技術相結合，農業就插上了“智慧”的翅膀。用于農業生產活動的機器人，正成為全球學界、產業界、行業關注的焦點，甚至有預測稱，AI+農業將成為下一個投資熱點，甚至農業元宇宙概念也正在受到熱議。

然而商業上的想象空間與真正滿足用戶需求之間，是否存在鴻溝？在日前舉行的2022世界機器人大會上，業內人士各抒己見，展望農業機器人未來的發展路徑。

農業機器人應用場景廣闊

“‘機器人’的定義最早來源于一位波蘭作家，波蘭語‘robot’是奴隸的意思，表示能干活而且有一定自主能力。但后來‘機器人’的概念內涵發展很快。”中國工程院院士、國家農業信息化工程技術研究中心主任趙春江介紹。

趙春江印象很深刻，在去年的世界機器人大會上，他的主旨報告同樣是關于農業機器人的，在前年的大會中，則穿插著一個農業機器人的小賽事，關于農業機器人的國際國內的相關學術活動也越來越頻繁。

美國機器人工業協會主席Jeff Burnstein表示，在農業領域，清除雜草、幼苗分類、播種、收割、果蔬分揀、缺陷去除、農產品無損轉移、混裝、牲畜屠宰……機器人都可以發揮作用。特別是在自然災害、流行病暴發等大環境下，機器人可以保持農業繼續運轉，同時還能減少對稀缺熟練勞動力和化學品投入的依賴，并且進一步改進耕作和飼養方式。

機器視覺和人工智能、運動控制等越來越多的機器人技術正在應用于農業領域。與其他機器人一樣，農業機器人也由三大部分組成：感知部分、思考決策部分，以及末端執行器。

根據趙春江今年所作的大會主旨報告，在全球范圍內，成功得到商業化應用的農業機器人目前有三大類，分別是無人駕駛拖拉機、農用無人機，以及擠奶機器人。

在國際上，美國、荷蘭、日本、德國、以色列等國都進行農業機器人相關研究。歐盟更是啟動了有38個單位參與的農業機器人研究項目，希望以此提高農業競爭力。

我國農業機器人與國際水平尚有差距

聚焦到中國農業機器人產業，趙春江認為，作為一個農業大國，機器人能夠一定程度解決人口老齡化、農業從業人口逐年下降的現狀。不過，72%左右農業機械化率中，多為傳統機械，缺乏人機交互、機務交互、機器間的交互，“智慧”水平有待提升。

我國農業機器人產業自上世紀90年代開始起步，目前圍繞自動駕駛拖拉機、小型農業移動平臺、嫁接機器人、移栽機器人、插秧機器人、果實分揀機器人、采摘機器人、除草機器人等都有相應研發。目前國內最成熟的兩大領域是自動駕駛拖拉機和植保無人機兩類機器人。

但由于技術復雜、研發成本高昂等原因，我國農業領域的高端機器人還很少見，在一些農業機器人領域與世界水平還有差距。如在機器人牧場，一臺機器人可為70頭奶牛擠奶，大大提高了生產效率。但擠奶機器人的技術非常復雜，歐洲一些國家對此擁有成熟技術，我國從“十三五”開始立項探索，現在仍然有待加大力度進行研究。

在趙春江看來，與發達國家相比，我國在農業機器人方面的差距，主要體現在四方面，第一農藝與機器結合不夠緊密，第二機器人魯棒性、穩定性不足，第三成本太高農戶用不起，第四智能化程度特別是核心部件和核心算法需要提升。

農業機器人發展仍然有限

盡管全球各地的農業機器人科技型初創企業正如雨后春筍般地發展，但趙春江和以色列古里安大學教授Yael Edan不約而同地表示，農業機器人方面仍處于相當有限的水平，要想達到很高的智慧農業水平，將機器技術與人類的知識、決策和協作與傳感器集成在一起，仍面臨挑戰。

“主要是由于農業環境復雜多變，農業環境可稱為最復雜的環境之一，它是非結構化的，因此難以預先建模，不同農田之間區別明顯，南北方的田地大相徑庭，即使是北方的不同田地間也會有所不同。”Edan指向自己說，“和我一樣，作物也要面臨晴天或陰天的變化，溫度、濕度、污垢灰塵等環境因素都會發生瞬時變化。”

顏色、陰影、位置和成熟度的些微差異，都會讓傳感器難以應對。并且，“目前水平的農業機器人系統性能欠佳，也不夠經濟實惠，農民使用意愿不強烈”。Edan認為，“相對而言，室內種植機器人進展顯著。”

與會專家基本有個共識：由于農業機器人的工作場景異常復雜，所以某種程度上比工業機器人還要復雜。

然而根據Edan的梳理，與太空、醫療等一些應用環境和操作對象相對結構化、可控的領域相比，農業機器人被投入的研發經費只有其1/10甚至1/100，而“在農業領域，涉及的是非結構化且不可控的對象和環境”。

“所以，此刻我們正在談論的主題，是試圖用最穩健且便宜的系統，解決最復雜的問題。”Edan強調。

她還提出，解決之道在于“簡化”，即簡化工作環境、簡化任務，同時要強化機器人、確定任務需求。“目前已經有很多關于簡化的研究。非常期待農業機器人成為自動化、智能化、互聯化的智慧農業世界中不可分割的組成部分。”