阿尔伯塔大学MBA校友特蕾莎•凯勒“人工智能在未来农业的前景” 为了提高效率和适应性，农场正在成为创新孵化器

农业的未来可能会带来小型无人机传粉者或尝试在温室中节约用水。它可能会带来诊断植物病害的应用程序、减少农民驾驶时间的人工智能或提供额外帮助的机器人技术。
未来的农业可能会带来一些、全部或全部。81 年获得理学学士学位的Stan Blade说，它将带来的是变化。
“这是一个正在研究如何扩张、如何以更明智的方式做事、如何提高效率、如何产生更多收入的行业，”农业、生活与科技学院院长布雷德说。环境科学。“如今，农业和食品的故事在商业领域备受关注是有原因的。”
这个原因是粮食生产，因为越来越多的人需要吃饭，而面临的挑战包括劳动力萎缩和老龄化、气候变化和耕地减少。例如，根据约克大学的数据，从 1971 年到 2011 年，加拿大失去了大约 6% 的农业用地——大约 390 万公顷——因为城市、高速公路和机场、石油和天然气、采矿和替代能源项目的发展政策文件。根据阿尔伯塔大学的一项研究，阿尔伯塔省最大的两个城市在 1984 年至 2013 年间增长了 52%，吞并了该省一些排名靠前的农田。
农场和牧场仅占加拿大土地面积的 7%，但它们是食品生产系统的基石，超过 193,000 个农场提供油籽和谷物、水果和蔬菜、家禽、牛肉和其他肉类。
与此同时，小规模农业系统的兴起正在使加拿大的食品生产方式多样化。
例如，加拿大的温室产业已经连续八年稳定增长，2019 年生产了超过 6.6 亿公斤的新鲜水果和蔬菜。养殖鱼类、海鲜和食用海洋植物的水产养殖场现在遍布所有 10 个省和 1 个省。领土。
甚至有一个新兴产业以鱼菜共生系统的形式将两者融合在一起，饲养鱼类和蔬菜作为食物。

一个完美的生态
在离 Blade 校园办公室不远的一栋工程大楼里，是Rafiq Ahmad 的 Aquaponics 4.0 学习工厂，绰号 AllFactory，传统的水培技术将在这里迎接第四次工业革命。
称之为农业 4.0，有成群的罗非鱼。
“每个人都认为工程仅限于机械系统……汽车或飞机之类的东西，”机械工程助理教授艾哈迈德说。“这是我想在阿尔伯塔大学改变的事情。”
AllFactory 是一个 33 平方米的实验室工厂，将看到传统的鱼菜共生方法与用于集成鱼和植物系统的机器学习技术的开发。
鱼菜共生系统是一个室内循环系统，其中来自罗非鱼池的废水循环到使用营养物质的植物中，过滤水并将其返回给鱼。（作物选择将取决于消费者市场、位置和当地气候、害虫抗性以及作物吸收养分的程度。）该系统的环境和经济优势——养分循环利用、最小的水损失和双重收入来源——自 2017 年以来一直吸引着艾伯塔省的农民。 1990 年代初。
该项目于 2020 年初获得了 NSERC 加拿大的资助和批准。大流行使艾哈迈德学习工厂的最终设置停滞不前，但看到 COVID-19 如何影响现场劳动力，增强了他对工程化、自动化解决方案需求的信心。
“你需要不断监测植物，植物中的营养成分。你必须监测鱼的生长。您必须每天（甚至每小时和每分钟）监控流程中没有任何问题，”他说。“如果我们不能让很多人上班，我们如何让它完全自主，以便人们可以远程监控？”
AllFactory 将与与食品生产相关的企业合作，尤其是那些寻求针对特定问题的工程解决方案的企业。事实上，与一家开发鱼菜共生系统的美国公司的一次这样的对话激发了艾哈迈德最近购买的一款小型无人机。
“他们的问题与广泛的授粉有关，”他谈到公司的困境时说。室内植物系统如何授粉？“这在鱼菜共生或水培系统中是一个大问题。因为你不能带蜜蜂进来。”

农业遇见人工智能
农业行业对数据收集并不陌生。长期以来，收集有关土壤、天空、日常活动和产量的信息一直是耕作节奏的一部分。在 1 月份举行的清晨 Zoom 会议上，学术界、政府机构和农业利益相关者参加了会议，16届理学硕士Shazan Jabbar正在宣传将这些节奏转化为算法的好处。
Jabbar 是一位专门研究机器学习的科学家。他希望引起人们对艾伯塔省机器智能研究所 (Amii) 的一项新计划的兴趣，该计划旨在帮助农业行业探索人工智能的潜力。为了在 Zoom 会议上表达自己的观点，Jabbar 展示了一款名为 Plantix 的德国制造应用程序，其中一位农民为一株生长不良的植物拍照，该应用程序可识别它是否患有疾病、害虫或营养不足。
“你一定想知道这些东西是如何构建的，”贾巴尔对小组说。“主要是聪明的算法和数据。数据与计算相结合。”
Amii 的投资和合作伙伴关系总监 Nella Brodett 表示，Amii 的计划，通过机器智能 (REMI) 减少排放，将人工智能研究人员与组织配对，以找出如何使用新兴技术来减少排放。有 20 家公司参与的能源行业计划的一个版本已于 2021 年 2 月完成。这是 REMI 首次提供给农业部门。
Brodett 说，加拿大的农场产生了该国温室气体排放量的8% 到 10% ，Amii 的大部分工作将是寻找优化不同农场流程的方法。“根据需要运行设备的时间与您认为需要运行设备的时间，您运行设备的次数有多少？”
温室气体排放的减少在个人规模上很小，但在数量上是有力量的。“如果艾伯塔省的每个农场、加拿大的每个农场、北美的每个农场都能够稍微移动表盘，”布罗德特说，“随着时间的推移，这将产生巨大的影响。”
她说，该计划收到了来自科技初创公司和家庭农场的申请人的好奇但谨慎的回应。人们担心财务风险、侵犯隐私以及农场是否需要聘请数据科学家。“这些农场大多是人们的家，”她说。“这实际上是个人财产。”
REMI 是一个为期 16 周的分阶段计划，参与者只会根据需要进行。第一阶段是教育，Brodett 说，“对于那些在未来五年、十年内可能永远不会使用该技术或可能不会使用它但现在了解它意味着什么的人。” 第二阶段引导参与者通过一个切实的想法。在只有少数参与者会达到的最后阶段，开发了概念证明。
“农民需要了解技术意味着什么，不是在非常技术的层面，而是要有那种感觉，‘这可能会对我的业务产生积极影响。现在我想知道接下来的步骤。”

情况很复杂
布莱德说，农业和气候变化之间有着复杂的关系。正在进行的减少农业碳足迹的工作——通过减少耕作或放牧策略以最大限度地吸收碳——需要伴随着研究，以确保生产者为成功做好准备。
“环境会变暖。水分和蒸腾作用将面临挑战，”Blade 说。“农业将处于领先地位。但我们还必须了解数据向我们展示了世界不同地区的生产力将如何变化。” Blade 补充说，该行业需要在不增加问题的情况下应对即将发生的气候变化。
根据 2020 年艾伯塔省农业综合企业市场研究，虽然 REMI 试图使用人工智能来解决排放问题，但作物科学家正在使用它来识别更有效地用水、更有效地对抗疾病并更容易适应不断变化的气候的植物基因。
政府和行业正在大力投资研究，以推动农业智能创新。
精准农业将是U of A 新 5G Living Lab解决的首批领域之一，这是该大学与 Telus 之间耗资 1500 万美元、为期五年的合作伙伴关系探索新研究的商业应用的结果。
2019 年，联邦政府向加拿大农业食品自动化和智能网络 (CAAIN) 提供了 4950 万美元。与 Amii 一样，获得资助的项目将使农业食品生产商直接与研究人员和技术公司合作，寻找以更少的成本生产更多产品的智能方法。
Blade 还是艾伯塔省政府于 2020 年 3 月宣布的名为“以结果为导向的农业研究”计划的关键参与者。它在 10 年内为农业研究项目提供了 3.7 亿美元的预算。与其他项目一样，艾伯塔省的项目将制作人与技术专家相匹配。与其他节目不同的是，该节目由制作人主导。
Blade 同意生产商在承担投资风险方面是务实的，但他们热衷于接受创新，无论是管理作物的新方法还是自动驾驶拖拉机的 GPS 技术。
“在过去的 10 年中，我们的教职员工通过他们的商品组从农民的口袋中获得了数千万美元，因为他们在研究投资方面坚如磐石，”Blade 说。
“总得有个理由。它必须让事情变得更简单、更快、更好——生产商已经看到新的方法会带来回报。”

下一代
农业的未来是关于新的想法，但它也是关于新血液的。
还有代际因素——2016 年加拿大农民的平均年龄是 55 岁，Blade 说这种情况是站不住脚的。但也需要新专家：否则可能会进入计算、科学或工程领域的学生。
“无论何时处理生物系统，它都不是一条平坦的线。你总是在自动扶梯上下降，因为你必须与昆虫、疾病、天气等所有其他因素作斗争，”Blade 说。“但这些问题的复杂性似乎吸引了最具创造力的人。”
艾丹•希曼（Aidan Heaman）就是其中一种创意类型的一个很好的例子。他在马萨诸塞州维尔登附近的一个种子农场长大，并追随他的工程生涯梦想来到了美国大学。
纯粹是偶然，希曼偶然发现了一篇关于鱼菜共生系统的文章，并被该系统的效率所吸引。这促使他在校园内创办了一个学生俱乐部，即阿尔伯塔大学 Permaculture Group，反过来，该俱乐部又将他带到了 Ahmad 和 AllFactory。学生俱乐部将帮助运行鱼菜共生系统。
一路上，希曼发现你可以把这个男孩从农场带走，但他仍然可以在食品行业工作。
“食物对我来说有点接近，”Heaman 说，他于 12 月完成了学位，现在担任 PCL Construction 的建筑系统协调员。“我知道有一天我希望自己为粮食安全做出贡献……帮助建立一些基础设施，我们可以利用这些基础设施来拥有一个真正良好、可持续的粮食未来。”