AI時(shí)代，人工智能治理病蟲(chóng)害成大趨勢

4月初,河南省澠池縣連降大雨,田間濕度大,加上雨后持續高溫,病蟲(chóng)害有高發(fā)態(tài)勢。三門(mén)峽市農畜局組織四位植保專(zhuān)家來(lái)到田間現場(chǎng)診病開(kāi)方,為預防雨后辣椒病蟲(chóng)害大面積發(fā)生提出科學(xué)意見(jiàn),并詳細講解用藥劑量和噴灑技巧,指導農民精準用藥、科學(xué)防治。

與此同時(shí),科技日報記者在濟源市王屋山上的一處蔬菜育種基地看到,同樣的病蟲(chóng)害,基地人員根本不用擔心。原因就在于田間安置的智能病蟲(chóng)害監測系統,不僅讓他們隨時(shí)隨地掌握田中病蟲(chóng)害發(fā)生狀況,而且可以根據病蟲(chóng)害種類(lèi)和發(fā)生程度自動(dòng)精準施藥。

AI成為“千里眼”和“聽(tīng)診器”

河南省農科院植保所所長(cháng)魯傳濤研究員介紹,傳統植保工作依靠人和儀器進(jìn)行監測,所有信息都需要人工收集后再進(jìn)行分析,然后才能發(fā)布防治方案,無(wú)論是效率還是效果都受到影響。

而智能病蟲(chóng)害監控系統,由蟲(chóng)情信息自動(dòng)采集分析系統、孢子信息自動(dòng)捕捉培養系統、遠程小氣候信息采集系統、病蟲(chóng)害遠程監控設備、害蟲(chóng)性誘智能測報系統等設備組成,可自動(dòng)完成蟲(chóng)情信息、病菌孢子、農林氣象信息的圖像及數據采集,并自動(dòng)上傳至云服務(wù)器,用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)、手機即可聯(lián)合作物管理知識、作物圖庫、災害指標等模塊,對作物實(shí)時(shí)遠程監測與診斷,提供智能化、自動(dòng)化管理決策,是農業(yè)技術(shù)人員管理農業(yè)生產(chǎn)的“千里眼”和“聽(tīng)診器”。

在王屋山上,記者看到的這個(gè)AI裝置,在連接套的上方安裝有太陽(yáng)能接收板,將光能轉換為電能,在連接套之間安裝有滑竿,害蟲(chóng)捕獲箱通過(guò)滑套安裝在滑竿上,通過(guò)其方便控制害蟲(chóng)捕獲箱移動(dòng),在滑套上還安裝有控制信號接收桿,控制信號接收桿與控制面板通過(guò)局域網(wǎng)連接,可以進(jìn)行自動(dòng)化控制,通過(guò)害蟲(chóng)捕獲箱可以對飛蟲(chóng)進(jìn)行捕獲,在害蟲(chóng)捕獲箱的下方安裝有除蟲(chóng)藥液儲存箱和噴灑器,對農作物上的爬蟲(chóng)進(jìn)行噴藥殺滅。

事實(shí)上,國內外對病蟲(chóng)害治理的智能化已經(jīng)做了多年探索,研制的智能化裝備也多種多樣,可以根據病蟲(chóng)歷史發(fā)生情況,結合天氣變化趨勢、土壤溫度、特定的遙感圖像及其他影響因子,通過(guò)特定算法,模擬病蟲(chóng)害發(fā)生情況?？梢约皶r(shí)對特定區域害蟲(chóng)入侵情況進(jìn)行檢測和預警。有的智能設備使用高光譜遙感圖像、田間傳感器,根據歷史發(fā)病信息及天氣情況為用戶(hù)檢測、預測作物健康狀況。用戶(hù)可以通過(guò)移動(dòng)客戶(hù)端方便地查看作物健康狀況,極大地降低了用戶(hù)上手的門(mén)檻。通過(guò)預測,每個(gè)生產(chǎn)季,農藥投入可以減少50%,同時(shí)因病蟲(chóng)害引起的減產(chǎn)可以降低20%。

今年5月1日起將施行的《農作物病蟲(chóng)害防治條例》提出,國家鼓勵和支持開(kāi)展農作物病蟲(chóng)害防治科技創(chuàng )新、成果轉化和依法推廣應用,普及應用信息技術(shù)、生物技術(shù),推進(jìn)農作物病蟲(chóng)害防治的智能化。中國工程院院士、中國農業(yè)科學(xué)院副院長(cháng)吳孔明等專(zhuān)家認為,《條例》的實(shí)施必將催生病蟲(chóng)害防治智能化熱潮。

智能化管理病蟲(chóng)害

專(zhuān)家介紹,農作物病蟲(chóng)害智能化管理,就是通過(guò)遠程信息傳輸的方式所的進(jìn)行病蟲(chóng)害監測數據反饋系統。它主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、模式識別、數據挖掘和專(zhuān)家系統技術(shù),實(shí)現對設施農業(yè)病蟲(chóng)害的實(shí)時(shí)監控和有效控制。平臺一般包括物聯(lián)網(wǎng)數據采集監測設備、智能化云計算平臺、專(zhuān)家服務(wù)平臺、系統管理員和服務(wù)終端五大部分。

物聯(lián)網(wǎng)數據實(shí)時(shí)采集監測,作為最基礎的統計分析依據。智能化云計算平臺,利用智能化算法處理信息,建立病蟲(chóng)害預警模型庫、作物生長(cháng)模型庫、告警信息指導模型庫等信息庫,實(shí)現對病蟲(chóng)害的實(shí)時(shí)監控,通過(guò)與實(shí)操相結合的告警信息讓農戶(hù)采取最佳的農事操作,實(shí)現對病蟲(chóng)害的有效控制。專(zhuān)家服務(wù)平臺整合大量的專(zhuān)家資源,以實(shí)現專(zhuān)家與農戶(hù)的咨詢(xún)、互動(dòng),農業(yè)專(zhuān)家可以根據歷史數據進(jìn)行分析,給出指導意見(jiàn),并根據農戶(hù)提供的現場(chǎng)拍攝圖片給出解決方案,隨時(shí)隨地的為農戶(hù)提供專(zhuān)家服務(wù)。系統管理員為不同級別的用戶(hù)提供不同的使用權限,使得政府農業(yè)主管部門(mén)、農業(yè)專(zhuān)家和用戶(hù)等不同的使用角色登錄不同的界面,方便快捷的查看到用戶(hù)最關(guān)注的問(wèn)題,在設施面積較大的情況下便于管理、查看。服務(wù)終端支持手機,用戶(hù)通過(guò)手機就可以掌握實(shí)時(shí)信息,實(shí)現與專(zhuān)家互動(dòng)交流。

基于大數據的農業(yè)病蟲(chóng)害管理系統包括:大數據采集模塊、大數據分析模塊、顯示模塊、農作狀況檢測模塊、設備控制模塊、視頻監控模塊、蟲(chóng)害檢測模塊、數量檢測模塊、危害程度檢測模塊、種類(lèi)檢測模塊。

AI技術(shù),不僅可以監測病蟲(chóng)害,而且可以做到精準施藥、保護病蟲(chóng)害天地,為綠色農業(yè)、精準農業(yè)、智慧農業(yè)提供服務(wù)。將AI人工智能應用其中,更創(chuàng )新性帶來(lái)AI小程序線(xiàn)上識別功能,讓農戶(hù)僅憑一部手機就可以體驗人工智能時(shí)代的便捷與精準。通過(guò)AI小程序,掃描農作物的生長(cháng)狀態(tài)和病蟲(chóng)害情況,在第一時(shí)間內獲得線(xiàn)上植保專(zhuān)家給出的專(zhuān)業(yè)防治建議,快速和高效采取病蟲(chóng)害防治措施,減少農民損失。

據統計,近5年我國農作物病蟲(chóng)害年均發(fā)生面積65億畝次、防治面積80億畝次,經(jīng)病蟲(chóng)害有效防治,每年挽回糧食產(chǎn)量損失2000億斤左右,占糧食總產(chǎn)量的六分之一。也就是說(shuō),病蟲(chóng)害防治的意義不啻于擁有3億畝隱形耕地。

智能化防治病蟲(chóng)害還面臨技術(shù)挑戰

河南省農科院研究員張玉亭告訴科技日報記者,我國在防治病蟲(chóng)害的智能化方面,雖然已經(jīng)起步多年,但還面臨不少問(wèn)題有待解決。如病蟲(chóng)害的雷達監測系統還沒(méi)有成網(wǎng);其次是針對性強的傳感器還需要研發(fā)。目前的傳感器對集群性的蟲(chóng)害能捕捉到,但對個(gè)別性的蟲(chóng)害感覺(jué)不靈敏,對病害(如花葉病等)更做不到;更為重要的是,在病蟲(chóng)害數據的及時(shí)采集、更新、預報、預防等方面,還面臨巨大的工作量。他說(shuō):“相對而言,在滅害方面相對好辦,只要把病蟲(chóng)害查清,無(wú)人機接到指令,就可以發(fā)揮作用。關(guān)鍵是前期的基礎工作?！?/p>

張玉亭說(shuō),對農業(yè)生產(chǎn)造成嚴重威脅的重大病蟲(chóng)害,往往具有遷飛性、流行性和暴發(fā)性,如跨國界遷飛侵入的草地貪夜蛾、跨區域氣流傳播的小麥條銹病和遷移性暴發(fā)性蝗蟲(chóng)災害等,這些數據都需要時(shí)時(shí)采集,而目前的傳感器和雷達系統還做不到。

對病蟲(chóng)害進(jìn)行分類(lèi),也需要科學(xué)確定指標依據。中國工程院院士、西北農林科技大學(xué)教授康振生說(shuō),我國常見(jiàn)農業(yè)害蟲(chóng)有739種、病害775種、雜草109種、鼠害42種,而且病蟲(chóng)害種類(lèi)也不斷有新變化。中國農業(yè)科學(xué)院植物保護研究所所長(cháng)、研究員周雪平說(shuō),在監測病蟲(chóng)害發(fā)生種類(lèi)、時(shí)間、范圍、程度等,也需要海量的數據收集、分類(lèi)工作。

近年來(lái),隨著(zhù)國際農業(yè)貿易的增長(cháng)和人員往來(lái)不斷頻繁,國外多種農作物病蟲(chóng)害入侵我國并造成危害。對這些遷飛性、流行性重大病蟲(chóng)害的溯源分析、監測預警、防控技術(shù)研究等,也是AI技術(shù)面臨的問(wèn)題。此外,AI技術(shù)的普及和推廣,還面臨一些農民耕作習慣和體制、機制方面的問(wèn)題。