作物生長模型+AI技術，定義智慧農業(yè)新范式

隨著ChatGPT的橫空出世，人工智能（Artificial Intelligence，縮寫為AI）又迎來新一波發(fā)展熱潮，為各行各業(yè)加速賦能。人工智能和農業(yè)，能擦出怎樣的火花？許多人期待著，也在努力著。

來自上海交通大學農業(yè)與生物學院的常麗英副教授，多年來帶領科研團隊從事農業(yè)作物生長模型和AI技術的相關研究。在國家和上海市相關部門的資助下，該團隊的研究成果，經過不同應用場景下進行優(yōu)化、訓練和精度提升后，已順利實現(xiàn)了首次示范和應用。

作物生長模型+AI技術=農業(yè)大腦

在上海綠立方農業(yè)發(fā)展有限公司生產基地的溫室大棚內，藏著一顆農業(yè)大腦，能實時監(jiān)測生菜的生長情況，實現(xiàn)生菜生長過程中肥料“缺多少補多少”的智能管控。在這個過程中，甚至不需要管理者掏出手機點一點，只要有無線網絡，這顆農業(yè)大腦就能順暢、精準運行和管理。

據(jù)常麗英介紹，研究團隊在溫室內搭建了2套環(huán)境傳感器和8套圖像采集設備。環(huán)境傳感器每5分鐘采集一次數(shù)據(jù)，8個攝像頭每10分鐘獲取生菜植株圖像，上傳至云平臺。隨后，AI算法會基于作物生長模型，對采集的數(shù)據(jù)和圖像進行處理與解析，實時診斷生菜的肥料豐缺及生物量變化情況，形成決策指令，通過無線網絡傳輸至施肥機，調節(jié)營養(yǎng)液濃度和施肥量，全過程用時不到10秒。

目前，綠立方生產基地有5000平方米的生菜種植裝上了生菜智慧農業(yè)系統(tǒng)。通過精準用肥，減少了35%的常規(guī)肥料用量，肥料利用效率提高52%，在產量不變的情況下，每畝每月可節(jié)省成本52元。同時，合理用肥減少了生菜中的硝酸鹽積累，生菜品質也得到提升?！拔覀兿Ｍ梢耘嘤龈弋a優(yōu)質的蔬菜，打造精品?！背｛愑⒄f，基地現(xiàn)在每年可收獲10～12茬生菜，并在盒馬鮮生、三江購物等平臺銷售。

十年研究終結果

“這實際上是一個多學科交叉的項目，是計算機編程、工程和物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等技術的集成應用?！比ツ?月，在上海市科技興農項目的支持下，常麗英團隊終于將數(shù)十年的研究成果轉化到實際生產中。

從學校實驗室到生產基地，這一套技術經歷了和研究階段截然不同的挑戰(zhàn)?！拔覀兿群箝_展了軟件開發(fā)設計、硬件設備調試等一系列工作，并根據(jù)具體應用場景對作物生長模型進行不斷地優(yōu)化、訓練?！苯涍^數(shù)月反復的溝通和調試，才順利在基地實現(xiàn)應用。

當前，人工智能發(fā)展迅速，無疑是當下最受矚目的新興產業(yè)。這項技術看似生逢其時，但實際上，關于核心技術的研究早在十多年前就開始了。

作物生長模型是該項目的核心技術之一，能夠對農作物復雜的生長環(huán)境和動態(tài)的生長過程進行定量，并用數(shù)學公式加以描述?！巴ㄟ^作物生長模型，可以更好掌握作物的生長規(guī)律，預測作物產量和品質?！?p>

世界上本就沒有相同的兩片樹葉，每一棵生菜的生長，也有肉眼無法鑒別的差異。要總結一套生長模型，需要采集不計其數(shù)的圖像和數(shù)據(jù)并進行分析和總結，難度之大可以想象。

常麗英在博士研究生期間便著手作物生長模型的研究，而當時，她對研究成果何去何從并無太多設想，只是日復一日地采集和分析數(shù)據(jù)，慢慢建立起一套準確的模型。好在她和團隊堅持了下來，熬過數(shù)十年的枯燥和艱辛，終于換來讓人工智能技術重新定義智慧農業(yè)的機會。

未來，常麗英團隊將讓這項技術在更多蔬菜基地落地，提升相關技術在多場景下應用的精確度和普適性，形成可復制推廣的本土化技術體系。