2024-11-11 17:40:01
“伏羲農(nóng)場”內(nèi)無人駕駛農(nóng)機在播種
你能想象未來農(nóng)業(yè)的樣子嗎？田間奔跑的是沒有駕駛艙的拖拉機；模擬器里，短時間里就能培育出一個新品種；儀器在田里過一遍，土壤成分就能一目了然……
在雄安新區(qū)雄縣十里鋪村，中國科學院智能農(nóng)業(yè)技術團隊在這里運營著500畝的“伏羲農(nóng)場”。2023年6月，這一團隊在雄安新區(qū)開始籌備建立中國科學院雄安創(chuàng)新研究院，聚集最先進的農(nóng)業(yè)科技，瞄準智慧農(nóng)場目標，打造能推廣全國的“伏羲農(nóng)場”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長約1米的深灰色圓柱體。把它懸掛在拖拉機上，在地里掃一遍，就能采集到30厘米深度的土壤信息。這個過程，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)學模型與智能學習算法，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)機裝備上。農(nóng)場幾臺拖拉機最大的特點是無人駕駛。拖拉機上裝有傳感器、激光雷達、毫米波雷達，能夠?qū)崟r產(chǎn)生近百條狀態(tài)信息，為自動駕駛提供支持。這些裝備幫助拖拉機在北斗衛(wèi)星導航的支持下，按照設定路線實現(xiàn)無人精準作業(yè)。
智慧，還體現(xiàn)在數(shù)字孿生應用上。在農(nóng)業(yè)上應用數(shù)字孿生，就是用數(shù)字化手段模擬真實世界。為“伏羲農(nóng)場”建立模型，可以在虛擬環(huán)境中推演作物長勢、病蟲害進展、氣候帶來的影響等。利用模擬推演結(jié)果，為真實世界的農(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，靠大量實驗的育種方法成功率低。此外，育種周期較長，培育一粒良種可能需要幾年甚至更長時間。
人工智能是怎么解決育種中的不確定性和周期長問題呢？育種模擬器系統(tǒng)導入了大量種子基因和表型數(shù)據(jù)，通過算法，找到基因和表型的內(nèi)在關系。一種基因表現(xiàn)出的植株高矮、粗細、抗倒伏能力、果實大小等，基本可以預知。這就剔除了偶然的成分，育種變得更有針對性、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，模擬植物生長過程。在這個虛擬世界里，環(huán)境參數(shù)可以調(diào)整、加速，只要算力足夠，最快幾天時間，就能“培育”出一粒良種。有了虛擬世界的實驗數(shù)據(jù)，現(xiàn)實中只要“照方抓藥”，很快就會培育出真正的種子。
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