无人机、人工智能和机器人采摘器：了解完全自主的农场 | 威廉·波士顿，华尔街日报 新技术正在为能够自我运行的农场铺平道路，几乎不需要人类干预 在华盛顿州帕卢斯地区的青翠山丘上，安德鲁·尼尔森的拖拉机在他7500英亩的农场的小麦田中嗡嗡作响。在驾驶室内，他并没有握住方向盘——他正在进行Zoom通话或查看信息。 作为一名软件工程师和第五代农民，41岁的尼尔森处于改变我们种植和收获食物方式的转型前沿。这台拖拉机不仅能自动驾驶；它的传感器、摄像头和分析软件也在不断决定何时何地喷洒肥料或除草。 许多现代农场已经使用GPS引导的拖拉机和数字技术，如农场管理软件系统。现在，人工智能的进步意味着下一步——自主农场，仅需最少的人类照料——终于进入了视野。 想象一下，一个农场，成群的自主拖拉机、无人机和收割机由人工智能引导，基于土壤和天气数据逐分钟调整操作。传感器将跟踪数千英亩的植物健康，精确触发喷洒或灌溉，正好在需要的地方。农民可以用监控仪表板和做出高层决策来替代在驾驶室里长时间工作。每一颗种子、每一滴水和每一盎司肥料都将被优化，以提高产量并保护土地——由一个随着每个季节变得更智能的连接系统驱动。 推动农业自主革命的许多技术已经存在或几乎准备好上市。 “我们正处于这些技术商业可行性的转折点，”麦肯锡公司的高级合伙人、大农业创新研究负责人大卫·菲奥科说。 麦肯锡在2022年的一项调查发现，约三分之二的美国农场使用数字系统来管理其农场运营，但只有15%的大农场和仅4%的小农场已经在机器人或自动化方面进行了显著投资。菲奥科预计，未来几年机器人使用将大幅上升。 尽管数字工具和自主机器的前景光明，但成本是一个大障碍。 连接性是另一个障碍。机器人需要相互通信。将数据移动到云端需要宽带互联网，而从偏远的田地中，这可能需要无线网络。但在美国农村，并不是所有地方都有无线互联网和陆基宽带。在发展中国家，数字鸿沟甚至更大。 一些农民正在尝试边缘计算，这是一种将数据存储在更接近其来源的网络设计。但专家表示，最终农场需要连接到基于云的系统。 以下是自主农场愿景中的一些基本组成部分。 自主拖拉机 能够在几乎没有或仅有远程人类监督的情况下进行种植、耕作和收割的拖拉机正在从原型走向实践。 传统制造商和科技初创公司正在进行重大投资。位于加利福尼亚利弗莫尔的Monarch Tractor公司推出了一款全电动的“可选驾驶员”拖拉机，目前正在葡萄园中工作。其MK-V型号在充电后可运行长达14小时，并在插电六小时后准备再次启动。另一家加州公司Farmwise开发了一款AI引导的机械除草机和耕作机，利用计算机视觉和机器人技术识别和拔除杂草，白天或夜间运行，减少了对除草剂的需求。今年四月，沙拉巨头Taylor Farms收购了Farmwise，称该技术有望降低劳动力成本并支持更可持续的农业。 约翰迪尔公司采取渐进的方法，增加自动化层次，帮助农民熟悉技术——并看到即时收益——同时为完全自主铺平道路。 约翰迪尔的一些大型喷雾器使用“看与喷”技术，结合计算机视觉和机器学习，针对大豆、玉米和棉花作物中的杂草。经过数千张图像的训练，实时识别杂草并指挥单个喷嘴仅在需要的地方喷洒，减少了多达三分之二的除草剂使用，该公司表示。喷雾器臂上安装的36个摄像头以每秒2100平方英尺的速度扫描田地——远远超出人眼的能力。 利用数据和人工智能分析单个植物最终可能成为农业中的主流做法。一个5000英亩的农场可以包含约7.5亿株植物，挑战在于给予每一株植物应有的关爱。“传感技术与模型、自动化以及最终在合适的地方实现自主结合——这里有很多机会，”位于伊利诺伊州莫林的公司的新兴技术总监莎拉·辛克尔说。 水果采摘机器人和无人机 自动化现在最常用于整齐排列的小麦或玉米的大型农场，但对于像水果和浆果这样的作物来说，挑战更大，因为它们在不同的时间成熟，并生长在树木或灌木上。维护和收获这些所谓的特色作物需要大量劳动力。“在特色作物中，小型除草和采摘军队可能很快会被一两个人监督技术所取代。这可能需要十年的时间，但这就是我们要去的方向，”麦肯锡的菲奥科说。 脆弱的水果，如草莓和葡萄，带来了巨大的挑战。位于丹佛的农业科技初创公司Tortuga开发了一款机器人来完成这项工作。Tortuga于三月被垂直农业公司Oishii收购。该机器人类似于NASA的火星探测车，配有粗大的轮胎和伸展的手臂。它在草莓或葡萄的床上滚动，使用一只长夹臂伸入藤中，剪下一个单独的浆果或一串葡萄，轻轻放入篮子中。 “Oishii的首席运营官兼联合创始人布伦丹·萨默维尔在一封电子邮件中表示，机器人收割可以提供比人工劳动更一致和高效的效果，同时降低费用并解决影响整个行业的劳动力短缺问题，并补充说，该公司的长期愿景是完全自动化其收割操作。 以色列的Tevel Aerobotics Technologies旨在帮助水果种植者减少对劳动力的需求，其“飞行自主机器人”可以修剪、稀疏和收获作物。利用人工智能和机器视觉，这些机器人定位水果，判断其是否成熟，然后将其从树上摘下。 “没有采用机器人技术的种植者将无法生存——他们根本没有选择，”Tevel首席执行官兼创始人亚尼夫·马奥尔说。然而，规模化仍然是该公司的成本挑战。 遥感、图像分析 无人机和卫星在人工智能的引导下，将农场转变为数据驱动的操作。通过捕获详细的图像和传感器读数，它们创建“数字双胞胎”——田地的虚拟复制品，准确显示作物过于干燥、过于潮湿或受到疾病或害虫攻击的地方。这项技术使农民能够及早发现问题，并更精确地针对干预措施，减少浪费并提高产量。 虽然该系统的部分组件已经到位，但下一步是建立一个完全连接的机器网络，不仅能检测问题，还能从中学习。微软的一位高级执行官兰维尔·钱德拉领导农业技术应用，他展望未来，拖拉机和无人机将协同工作，执行种植或喷洒等任务，同时不断将新数据反馈到针对每个农场条件量身定制的人工智能模型中。 “将会有更多的自动化，更多的无人机使用，更多的机器人——这不会是没有农民的农场，但人工智能将显著提高每位种植者的生产力，”钱德拉说。“每当无人机飞行或拖拉机种植时，它都在收集数据，更新农场独特的人工智能模型。” 阅读更多：