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2022年08月15日 星期一
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科技大咖谈

院士专家热议算法与病虫害的斗争

中青报·中青网见习记者 杨洁  来源:中国青年报  ( 2022年08月15日   08 版)

    “在乡下种田,最耗时耗力的事情就是除草。往往一片片小麦和水稻田里,杂草的长势比庄稼还好。”在近日举行的中国科协数字农业与智慧农机国际青年科学家沙龙活动上,国际欧亚科学院院士、农业农村部规划设计研究院首席科学家朱明提到,人们必须警惕使用除草剂等化学农药所带来的问题。

    草与粮争地、病虫害与人争粮,是农业耕种中的最大“烦恼”。

    美国北达科他州立大学农业与生物系统工程系副教授保罗·弗洛博士在沙龙活动上分享了一个智能除草的方案,这场“除草大战”的主力军是算法。他们利用算法形成图像收集系统,寻找玉米植株,使用算法的规则结构找到相似的品种,从而将杂草品种排除在外。

    “从无人机上可以拍摄到植被的情况,利用多频谱的影像识别技术,可以划分出不同颜色的图像。”保罗·弗洛展示了一张图片,如果删除图片中黄色区域,剩下的绿色区域便是杂草。在一定面积的单元格里,应用系统会根据图像情况选择定点区域管理除草。最神奇的地方在于,依据不同试验田的植物生长情况,他们采用了不同的算法与杂草展开“斗争”。

    算法不仅仅精准定位了杂草的生长区域,也牢牢地掌握了病虫害等信息。

    在华南农业大学的试验田里,农田信息的收集采用了“星、机、地”三条路线,第一条路线在太空,利用微型影像来实时分析农作物的长势和病虫草害的信息;第二条路线在天空,利用载人飞机和无人机来收集农田的信息;第三天路线在地里,通过地面安装的多光谱、高光谱以及各种机器来获取有效信息。

    三条路线各显神通。

    “如果我身处东北,想知道广东省的水稻试验田的种植情况,就可以调用卫星影像图片展开分析;如果想知道某一块农田的病草虫害的问题,就可以调用无人机来获取信息。”中国工程院院士、华南农业大学教授罗锡文解释。

    他以小麦条锈病的治理为例,地里的传感器可以检测到土壤水分的变化,天线将数据实时地传递到大数据库里,依据算法技术,展现稻田里的缺水情况。只要在实验室或者手机上操作,就可以打开水阀,进行自动灌溉。长势图还可以反映小麦的健康情况,按照同样的方法,可以科学施肥,为农作物及时“治病除害”。

    在美国佛罗里达大学,监控系统也对作物的长势展开了全天候的监控。佛罗里达大学农业与生物系统工程系副教授伊安尼斯·安帕齐迪提到,该检测系统通过田间盒子里的摄像头,可以发现极小体积的害虫。算法将收集到的数据自动生成虫害的分布图,从而完成精准地除害作业。

    “为了区别幼苗和杂草,我们利用激光技术来识别,再用自动化分辨的方式,智能化决策出是需要采用除草剂,还是需要对幼苗施肥。”伊安尼斯·安帕齐迪提到,这得益于人工智能技术下的精准除草管理系统。

    算法不仅为农业打造了一个装有庞大数据的智慧大脑,还创造了系列农业耕作的机器人。华南农业大学工程学院教授胡炼介绍,目前正在实验室开展研究的除草机器人,可以在作业之后,将杂草碾压到泥土里,也可以拔出杂草,将其覆盖在庄稼上,以此来同步控制杂草的数量。

    国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心主任、首席科学家兰玉彬在沙龙上提到,无人机的应用也逐步解决了科学给农作物打药、精准除去病虫害的问题。

    算法技术还可以在采摘中找到“漏网之鱼”。在沙龙上,佛罗里达大学一位博士生的发明引起了大家的关注。该博士使用深度学习技术发明了草莓伤痕探测器,可以精准地发现草莓在不同部位出现的不同程度损伤,自动化地采摘高品质的草莓。

    “这是一个全方位的智能农机装备和无人农场发展的愿景。”朱明提到,未来还需要解决数据的精准化问题,比如在除草之中能否将实验基地数字化,对大数据进行不断地优化,形成控制模型,以便生产和管理单位去协调。

    朱明建议,农业的发展不仅要做到数字赋能,实现数字赋权,让数据成为重要的生产资料,还要为数字赋值,让农业数据可以交换互通,互利共赢。

中青报·中青网见习记者 杨洁 来源:中国青年报

2022年08月15日 08 版

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