真正智能的机器人以及机器学习算法,或许会带来一场绿色革命
人类给自己出了个难题。到2050年,人口或许将逼近100亿,但是,地球还是那么大,也就是说,相同的土地面积要养活更多的人。再加上全球变暖、随之而来的淡水缺乏等等诸多状况,人类还能不能养活自己?这是个大问题。
或许是天意,机器来到了人类身边。真正智能的机器人以及机器学习算法,或许会带来一场绿色革命,让人们在这个日益有限的星球上养活自己。想象一下,可以自动探测干旱图样的卫星,识别并杀死感染疾病的植物的拖拉机,和告诉农民哪种疾病感染作物的人工智能手机应用……
忘了稻草人吧。农业的未来掌握在机器的手中。
数字农业专家
深度学习是一种功能强大的计算方法,程序员并不需要清楚告知计算机做什么,只需训练它识别特定模式。你可以给计算机输入病变以及健康农作物叶子的图片,然后如是标签。算法会通过这些数据,掌握病变以及健康农作物叶子的样子,自己决定新叶子是否健康。
这正是生物学家David Hughes和流行病学家Marcel Salathé对14种感染不同疾病的农作物所做的。他们给一台计算机输入了50,000多张图片,通过自我学习,程序可以识别新输入的照片情况,准确率达99.35%。
这些仍然是人为处理过的图片,这些图片亮度和背景都是统一的。因此对于计算机来说,这不是很难。但是如果从互联网上随便摘取一张病变植物照片,识别的正确率就降到了30%到40%。
结果也不是太糟糕。不过,Hughes和Salathé希望用这款人工智能系统驱动他们的应用PlantVillage。目前,这款应用允许全世界的农民上传自己作物的照片到一个论坛,请专家诊断。为了让人工智能更聪明,他们会继续给系统输入染病作物的图片。Salathé说:“输入照片越来越多,来源各异。这些照片是如何拍摄,时间、地点信息又是如何等等。算法可以自行吸收学习。”
目标不仅仅是排除染病植物,找出病因也很重要。“大部分影响植物生长的疾病都源自生理上的压力,比如钙镁元素不足、太多盐,或温度太高等等。人们经常误认为是细菌或真菌感染。”Hughes 说道。错误的诊断会浪费农民的时间和金钱。将来,人工智能可以帮助农民迅速、准确地找到病因。
找到病因后,人类会夺回控制权——虽然应用也许可以找到问题,但是只有人类专家才能找到一套适合于时间、土地与气候的解决方案。联合国粮食与农业组织认为,对作物管理而言,这种技术是一个有效工具,但是专家才有资格板上钉钉。该组织的一位植物病理学家Fazil Dusunceli说道,这样的电子设备会很受欢迎,但是“最终的农害管理,应该与当地专家们一起决定。”
拖拉机训练者
发展中国家急需农业知识,而发达国家却被杀虫剂和农药淹没了。在美国,农民每年要用掉3.1亿磅除草剂——这还仅仅是在玉米,大豆和棉花田上。并且是“喷洒出去并祈祷农药起作用”的作业方式。与其说是狙击虫害,不如说是地毯式轰炸。
一家叫做Blue River Technology的公司,或许已经想到了解决方案,至少对于生菜而言。它的LettuceBot(生菜机器人)看起来很像拖拉机,但实际上它是一个支持机器学习的机器。
Blue River 宣称,LettuceBot可以一分钟拍摄5,000张幼小的植物的照片,利用算法和机器视觉去识别每株植物是生菜还是杂草,速度快到你难以想象。“这仍在机器视觉和机器学习的计算能力范围内。”深度学习设备Enlitic的创始人Jeremy Howard说,一个图像芯片只需0.02秒,就可以识别出一张图片。
应用的精确度可达四分之一英寸,机器人可以在运行中精确定位每株杂草并喷洒农业。如果看见了一株生菜,判定它长得不健康,也会喷洒农药牺牲掉多余的。如果两株芽长得过近,机器也可以加以区分分别喷洒,而不是误认为一大株植物。