AI時代，人工智能治理病蟲害成大趨勢

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

與此同時,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害監(jiān)測系統(tǒng),不僅讓他們隨時隨地掌握田中病蟲害發(fā)生狀況,而且可以根據(jù)病蟲害種類和發(fā)生程度自動精準施藥。

AI成為“千里眼”和“聽診器”

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

而智能病蟲害監(jiān)控系統(tǒng),由蟲情信息自動采集分析系統(tǒng)、孢子信息自動捕捉培養(yǎng)系統(tǒng)、遠程小氣候信息采集系統(tǒng)、病蟲害遠程監(jiān)控設備、害蟲性誘智能測報系統(tǒng)等設備組成,可自動完成蟲情信息、病菌孢子、農林氣象信息的圖像及數(shù)據(jù)采集,并自動上傳至云服務器,用戶通過網(wǎng)頁、手機即可聯(lián)合作物管理知識、作物圖庫、災害指標等模塊,對作物實時遠程監(jiān)測與診斷,提供智能化、自動化管理決策,是農業(yè)技術人員管理農業(yè)生產(chǎn)的“千里眼”和“聽診器”。

在王屋山上,記者看到的這個AI裝置,在連接套的上方安裝有太陽能接收板,將光能轉換為電能,在連接套之間安裝有滑竿,害蟲捕獲箱通過滑套安裝在滑竿上,通過其方便控制害蟲捕獲箱移動,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局域網(wǎng)連接,可以進行自動化控制,通過害蟲捕獲箱可以對飛蟲進行捕獲,在害蟲捕獲箱的下方安裝有除蟲藥液儲存箱和噴灑器,對農作物上的爬蟲進行噴藥殺滅。

事實上,國內外對病蟲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(jù)病蟲歷史發(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,通過特定算法,模擬病蟲害發(fā)生情況?？梢约皶r對特定區(qū)域害蟲入侵情況進行檢測和預警。有的智能設備使用高光譜遙感圖像、田間傳感器,根據(jù)歷史發(fā)病信息及天氣情況為用戶檢測、預測作物健康狀況。用戶可以通過移動客戶端方便地查看作物健康狀況,極大地降低了用戶上手的門檻。通過預測,每個生產(chǎn)季,農藥投入可以減少50%,同時因病蟲害引起的減產(chǎn)可以降低20%。

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

智能化管理病蟲害

專家介紹,農作物病蟲害智能化管理,就是通過遠程信息傳輸?shù)姆绞剿倪M行病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)。它主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘和專家系統(tǒng)技術,實現(xiàn)對設施農業(yè)病蟲害的實時監(jiān)控和有效控制。平臺一般包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測設備、智能化云計算平臺、專家服務平臺、系統(tǒng)管理員和服務終端五大部分。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)實時采集監(jiān)測,作為最基礎的統(tǒng)計分析依據(jù)。智能化云計算平臺,利用智能化算法處理信息,建立病蟲害預警模型庫、作物生長模型庫、告警信息指導模型庫等信息庫,實現(xiàn)對病蟲害的實時監(jiān)控,通過與實操相結合的告警信息讓農戶采取最佳的農事操作,實現(xiàn)對病蟲害的有效控制。專家服務平臺整合大量的專家資源,以實現(xiàn)專家與農戶的咨詢、互動,農業(yè)專家可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行分析,給出指導意見,并根據(jù)農戶提供的現(xiàn)場拍攝圖片給出解決方案,隨時隨地的為農戶提供專家服務。系統(tǒng)管理員為不同級別的用戶提供不同的使用權限,使得政府農業(yè)主管部門、農業(yè)專家和用戶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最關注的問題,在設施面積較大的情況下便于管理、查看。服務終端支持手機,用戶通過手機就可以掌握實時信息,實現(xiàn)與專家互動交流。

基于大數(shù)據(jù)的農業(yè)病蟲害管理系統(tǒng)包括:大數(shù)據(jù)采集模塊、大數(shù)據(jù)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(jiān)控模塊、蟲害檢測模塊、數(shù)量檢測模塊、危害程度檢測模塊、種類檢測模塊。

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

據(jù)統(tǒng)計,近5年我國農作物病蟲害年均發(fā)生面積65億畝次、防治面積80億畝次,經(jīng)病蟲害有效防治,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,病蟲害防治的意義不啻于擁有3億畝隱形耕地。

智能化防治病蟲害還面臨技術挑戰(zhàn)

河南省農科院研究員張玉亭告訴科技日報記者,我國在防治病蟲害的智能化方面,雖然已經(jīng)起步多年,但還面臨不少問題有待解決。如病蟲害的雷達監(jiān)測系統(tǒng)還沒有成網(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害能捕捉到,但對個別性的蟲害感覺不靈敏,對病害(如花葉病等)更做不到;更為重要的是,在病蟲害數(shù)據(jù)的及時采集、更新、預報、預防等方面,還面臨巨大的工作量。他說:“相對而言,在滅害方面相對好辦,只要把病蟲害查清,無人機接到指令,就可以發(fā)揮作用。關鍵是前期的基礎工作?！?/p>

張玉亭說,對農業(yè)生產(chǎn)造成嚴重威脅的重大病蟲害,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(qū)域氣流傳播的小麥條銹病和遷移性暴發(fā)性蝗蟲災害等,這些數(shù)據(jù)都需要時時采集,而目前的傳感器和雷達系統(tǒng)還做不到。

對病蟲害進行分類,也需要科學確定指標依據(jù)。中國工程院院士、西北農林科技大學教授康振生說,我國常見農業(yè)害蟲有739種、病害775種、雜草109種、鼠害42種,而且病蟲害種類也不斷有新變化。中國農業(yè)科學院植物保護研究所所長、研究員周雪平說,在監(jiān)測病蟲害發(fā)生種類、時間、范圍、程度等,也需要海量的數(shù)據(jù)收集、分類工作。

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