聯(lián)合國估計，到2050年，全球人口將增加到97億人以上，全球糧食短缺的情況可能會(huì )更加嚴重，那時(shí)很多饑餓的人口需要養活。相比于人口的大量增長(cháng)，耕地面積只會(huì )增加4%。因此，人類(lèi)亟待發(fā)動(dòng)下一次“農業(yè)綠色革命”，在現有農業(yè)生產(chǎn)模式之外，找到糧食生產(chǎn)的下一個(gè)增長(cháng)點(diǎn)。

農業(yè)的內外困局

聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )（IPCC）在最新的指導各國政府報告中明確表示，世界上土地管理、農業(yè)生產(chǎn)方式必須做出改變，以遏制全球變暖。2007-2016年期間，農業(yè)、林業(yè)和其他土地利用活動(dòng)占人造溫室氣體凈排放總量的23%。當把食品生產(chǎn)前和生產(chǎn)后活動(dòng)也算入時(shí)，這一比例上升到37%。

氣候變暖將導致了更多的熱浪，干旱和強降水，以及土地退化和荒漠化。極端天氣事件變得更加頻繁，全球糧食供應鏈將受到更多的破壞，從而導致糧食價(jià)格上漲，并增加糧食不安全和饑餓的風(fēng)險。

此外，農業(yè)是一個(gè)充滿(mǎn)變量的動(dòng)態(tài)系統，無(wú)論是氣候、土壤、種子、還是養分，在傳統農業(yè)生產(chǎn)中都難以精準監控，通常依賴(lài)農業(yè)專(zhuān)家數十年的經(jīng)驗積累，才能正確判斷。而AI不僅能夠基于已有信息進(jìn)行學(xué)習，還能基于機器學(xué)習對其進(jìn)行檢測分析，推動(dòng)對每一個(gè)變量，每一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的精細化管理、檢測、優(yōu)化。

隨著(zhù)AI技術(shù)被引入到農業(yè)，農場(chǎng)主可以用傳感器監測信息以提取特征規律，用集成專(zhuān)家經(jīng)驗的仿真器進(jìn)行模擬、探索和優(yōu)化，從而形成一套實(shí)時(shí)、精準的決策方案，可以說(shuō)AI是提升土地利用效率的關(guān)鍵。

5G+物聯(lián)網(wǎng)+農業(yè)新業(yè)態(tài)將迎來(lái)爆發(fā)

而隨著(zhù)5G的落地，AIoT設備數量的爆發(fā)，土地的利用效率很可能在新技術(shù)的協(xié)助下達到新的高度。通過(guò)科技與農業(yè)的各要素的深度整合，提高制造效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統農業(yè)提升到智能農業(yè)的新階段。技術(shù)與農業(yè)的結合點(diǎn)至少有以下這些方面有很大的潛力可以挖掘。

1.AI選種提升產(chǎn)量

現在阿里云農業(yè)大腦已經(jīng)實(shí)現了AI圖像采集，乃至及DNA測序的選種技術(shù)。相比于傳統農業(yè)，AI幫助我們選出成活率更高，而且質(zhì)量更好的種子。

這是由物理農場(chǎng)到數字農場(chǎng)的轉變。利用大數據、AI和預測分析為農民提供日常農場(chǎng)問(wèn)題的解決方案，比如精確農藝、作物管理、風(fēng)險管理等。通過(guò)將農業(yè)服務(wù)和技術(shù)提供連接在一個(gè)平臺上，AI提供關(guān)于農地現場(chǎng)的深刻見(jiàn)解，為農民和農學(xué)顧問(wèn)提供有關(guān)農場(chǎng)運營(yíng)的“深層”信息。

可協(xié)助農民調整耕作計劃，甚至更換作物；重新考慮施肥計劃以達到提升耕地土壤肥沃度的目標；隨時(shí)掌握天候的變化與預報，并據以審視種子的選擇；根據土壤樣本分析的水分與氮含量調整春耕的時(shí)程；監控作物的長(cháng)勢和病蟲(chóng)情況，優(yōu)化土地利用，做出產(chǎn)量預測。

此場(chǎng)景一般需要AI對農田的物聯(lián)網(wǎng)數據和遙感成像或是農田高光譜成像進(jìn)行分析和預測，農民可據以建立更正確而有效的作物栽種模式，支持當季決策與提升獲利潛力，而不受數據復雜度或氣候模式造成的變異性所影響。

2.天氣跟蹤和預報

天氣跟蹤和預報是AI在農業(yè)中的重要應用，因為它有助于收集流行天氣條件的最新信息，如溫度、雨水、風(fēng)速和風(fēng)向以及太陽(yáng)輻射。根據一項研究，90%的農作物損失是由于天氣事件造成的，其中25%的損失可以通過(guò)使用預測天氣模型來(lái)預防。

使用手持儀器、傳感器、GPS和野外氣象站等各種設備進(jìn)行天氣跟蹤應用，獲取實(shí)時(shí)信息。實(shí)時(shí)信息有助于農民做出各種決策，如及時(shí)播種作物和作物收獲前分析。天氣跟蹤和預報應用市場(chǎng)預計將在5年內以25%的最高復合年均增長(cháng)率增長(cháng)。

3.建立動(dòng)物檔案、提升養殖效率

目前基于動(dòng)物臉識別技術(shù)，可以為每一只家禽有建立專(zhuān)屬I(mǎi)D，將通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)動(dòng)物的體重、體溫、進(jìn)食量等指標進(jìn)行采集，并在云端進(jìn)行分析，甚至還可以通過(guò)豬的叫聲來(lái)判斷其有無(wú)疾病，甚至有沒(méi)有吃飽。這可以為我們提供肉質(zhì)更好、營(yíng)養更為均衡的肉類(lèi)。

不同于農作物，家畜和家禽的個(gè)體經(jīng)濟價(jià)值更高，一旦受到疾病影響，損失更大影響更遠。在養殖過(guò)程中即便經(jīng)驗豐富的飼養員也無(wú)法做到對每一頭動(dòng)物的情況了如指掌。AI技術(shù)的出現，則能解決這一問(wèn)題。

通過(guò)機器視覺(jué)原理以及配套的物聯(lián)網(wǎng)設備對數據進(jìn)行收集處理，以直觀(guān)的方式了解每一頭動(dòng)物的健康狀況，或機器學(xué)習可以通過(guò)音頻數據分析來(lái)正確識別用其他方法不可檢測的疾病，或利用AI檢測牛奶質(zhì)量監控牛群的健康狀況，提高牛奶質(zhì)量。正確診斷牲畜所患疾病并盡早在損失發(fā)生之前進(jìn)行治療可以消除由疾病導致的損失，挽回的損失可達20億美元。

除了在上述場(chǎng)景中集中了主要的AI融資計劃外，AI也應用于農業(yè)機械的自動(dòng)駕駛、作物識別和學(xué)術(shù)科研等場(chǎng)景。

4.IoT（物聯(lián)網(wǎng)）科學(xué)灌溉、施肥

在農業(yè)中土壤、溫濕度等環(huán)境因素的作用很大，而通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)乃至技術(shù)的分析，可以幫助農民快速準確地監測農場(chǎng)土壤、環(huán)境等因素的變化，并通過(guò)反饋技術(shù)對環(huán)境參數進(jìn)行修正。當然也有利用無(wú)人機掃描整個(gè)農場(chǎng)，并且評估土壤中灌溉和氮含量水平的方案，并以此來(lái)科學(xué)用水、施肥，使肥料使用最小化，達到經(jīng)濟效益與環(huán)保的雙贏(yíng)。

此外，室內農業(yè)已成近年農業(yè)發(fā)展的趨勢，室內農業(yè)方面的融投資越來(lái)越多。其主要優(yōu)勢大致可歸納為三大項：用水量、土地面積、化學(xué)安全性。然而，發(fā)展室內農業(yè)依然面臨許多挑戰，所以室內農業(yè)在自動(dòng)化的同時(shí)也更具智能化。

與通過(guò)AI提高田間管理效率類(lèi)似，室內農業(yè)管理也需要傳感器采集大量物理數據，AI不斷地學(xué)習和預測如何生產(chǎn)出最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，控制光線(xiàn)，調節水分養分，并拍攝每株植物的相機圖像，以監控其健康狀況。最終達到，只需按下某個(gè)作物“按鈕"，室內農場(chǎng)就會(huì )為其自動(dòng)配置最適宜的氣候條件。

5.AI解決雜草和害蟲(chóng)問(wèn)題

AI能夠區分健康和患病的葉子，然后通過(guò)Iot機器人集成來(lái)去除病蟲(chóng)及雜草，這項技術(shù)最多可以減少80%的化學(xué)物質(zhì)的使用，而花在除草劑上的錢(qián)會(huì )減少90%。雜草控制對農民來(lái)說(shuō)非常重要，因為目前約有250個(gè)品種對現代除草劑具有抗藥性，僅大豆和玉米作物上的雜草生長(cháng)每年就造成400多億美元的損失?？梢哉f(shuō)解決雜草與害蟲(chóng)的AI未來(lái)發(fā)展潛力還非常巨大。

在此類(lèi)場(chǎng)景中，AI與機器人的結合最多。雜草是農田管理中的重頭戲，而現代農業(yè)嚴重依賴(lài)化學(xué)除草劑，造成的后果是大量農藥殘留，額外的成本投入與抗除草劑的雜草。利用AI圖像辨識技術(shù)，開(kāi)發(fā)出能辨識雜草的智慧型農藥噴霧器或除草機器人，可以準確地判斷雜草和作物，再進(jìn)行除草劑的噴灑。比過(guò)去傳統噴灑農藥的方式，不但減少了90％ 藥劑的用量，降低成本也提高效率，對于環(huán)境和作物也相對有較多適當的保護。

6.AI教你正確的收獲姿勢

決定最佳收割時(shí)間一直是一項技術(shù)含量很高的工作，只有最有經(jīng)驗的農民才能給出較為合適的時(shí)間點(diǎn)，而隨著(zhù)科技的進(jìn)步，目前通過(guò)白熾光燈及UVA燈照射水果，通過(guò)圖像分析來(lái)確定成熟度的技術(shù)也已經(jīng)誕生，這意味著(zhù)農民可以選擇只采摘最成熟的水果或蔬菜，而把其他未成熟的水果留一段時(shí)間。

收獲季可以說(shuō)是農業(yè)中的“超級碗”，它往往構成了最高的成本，需要最多的勞動(dòng)力，而農場(chǎng)則有可能賺取或失去全年的利潤。特種農作物采摘，尤其是漿果，大多是依靠人力來(lái)完成的，而種植者們正受到勞動(dòng)力短缺的困擾。采摘機器人可以幫助提高生產(chǎn)力、減少作物損失，同時(shí)也提供了勞動(dòng)力短缺問(wèn)題的解決方案?，F階段的自動(dòng)采摘機和機器人，已能夠辨識和挑選成熟的蘋(píng)果、草莓和番茄。

2017年至2018年期間，機器人設備技術(shù)在83筆融投資交易中的資金增長(cháng)了53%，其中包括除草機器人和專(zhuān)注于食品安全的機器人，甚至制作章魚(yú)丸子的機器人，所以預估到2024年，農業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)規模將可達57億美金。

可以說(shuō)，通過(guò)“技術(shù)+農業(yè)”的解決方案，將促進(jìn)農業(yè)全面的數字化升級轉型，實(shí)行規?；?、產(chǎn)業(yè)化、集約化的發(fā)展，將農業(yè)的畝產(chǎn)量提升到前所未有的高度。這將大幅提升農業(yè)生產(chǎn)效率及企業(yè)的盈利能力。對產(chǎn)值數十萬(wàn)億元農業(yè)產(chǎn)業(yè)而言，提高5%~10%的效率，就會(huì )產(chǎn)生數萬(wàn)億元人民幣的價(jià)值。

到2025年，北美預計將在農業(yè)市場(chǎng)中占據AI的主要份額，而亞太地區的市場(chǎng)預計將在預測期內以最高的復合年均增長(cháng)率增長(cháng)。IBM、Microsoft、John Deere等多家農業(yè)技術(shù)提供商在該地區的存在正在推動(dòng)北美農業(yè)AI市場(chǎng)的增長(cháng)。

5G甚至6G時(shí)代的來(lái)臨，直接導致了土地利用率以肉眼可見(jiàn)的速度在提升，AI在農業(yè)項目各個(gè)環(huán)節也起著(zhù)革命性作用。這些突破對于更多發(fā)展中國家甚至落后國家而言，都是解放人力和釋放技術(shù)的重要標示——“越是艱難的環(huán)境，越需要來(lái)自土地的突破”，也許新農業(yè)就如一劑全球化進(jìn)程的催化劑，將人類(lèi)進(jìn)步的進(jìn)程至少縮減數十年。

我們，拭目以待。