新火種
2023-10-21 
騰訊AI進軍農業！獲國際AI溫室種植大賽亞軍
允中 發自 凹非寺 量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
騰訊革新，未來20年要面向產業互聯網。但萬萬沒想到，這個“產業”不僅有第二產業工業，甚至還有第一產業——農業。剛剛，一直秘而不宣的騰訊AI新開拓，在一場國際種植大賽中以亞軍身份亮相。這是一次AI種黃瓜的比拼。農業AI大賽獲亞軍此次比賽全稱：國際人工智能溫室種植大賽（Autonomous Greenhouse Challenge）。
由荷蘭瓦赫寧根大學（WUR）主辦，今年3月正式開始，持續半年有余。在剛剛披露的結果中，來自微軟的Sonoma隊拿下冠軍，而來自中國的騰訊AI Lab與農業專家組成的iGrow隊，獲“AI策略”單項第一名、總分第二名，奪得亞軍。這次圍繞AI+農業的競賽，旨在通過人工智能與農業等多學科團隊協作，展示人工智能驅動溫室的能力，在提升農業生產力的同時，減少資源消耗，滿足日益增長的人口需求，幫助人類過上更健康的生活。比賽的挑戰目標，是在4個月內生產出高產量、高資源利用率的黃瓜作物。
參賽團隊利用傳感器和攝像頭，獲取溫室氣候、作物發育情況等數據，加入自己的模型或機器學習算法，遠程控制作物生長。本次共有15個國家的14支團隊參與。除了騰訊，還有微軟（Sonoma隊）、英特爾（Deep_greens隊）等參與爭奪。其中，騰訊AI實驗室參與組隊的iGrow隊還有來自中國農業科學院、北京農業信息技術研究中心、黑龍江植物學會、Syngenta種子公司、荷蘭瓦赫寧根大學的農業專家和學生組成。在長達半年多的比賽中，iGrow隊歷經編程馬拉松、黃瓜種植挑戰和總決賽，最后以微弱劣勢低于微軟，獲亞軍。
在比賽中，騰訊實現了AI+農業領域的技術探索，其首創的農業人工智能系統攻克了機器智能嵌入農業專家知識的難題。種植結果顯示，該人工智能系統提高了農產品的產量和自然資源利用率，還大幅降低了傳感器成本，體現了“AI+農業”的應用潛力。
AI如何+農業？
目前在AI+農業領域，一大技術難點在于，計算機模擬受農業生產的特點影響，與真實的農業種植之間存在巨大的鴻溝。在農業生產中，影響作物生長的因素極為復雜，種植很難標準化，環境變化也難以預測，這些因素會嚴重阻礙人工智能的效能發揮。盡管本次比賽為環境相對可控、較易標準化的溫室黃瓜生產，但計算機模擬如何有效遷移到真實的農業種植中，依然是一大技術挑戰。
比賽中，騰訊AI Lab的AI專家根據植物學、生物學和物理學等相關學科知識進行建模，建立起模擬氣候環境和作物生長的仿真器。隨后，團隊開創性地搭建出一個農業人工智能系統，通過創新的強化學習方法，將iGrow農業專家的知識和經驗自然地嵌入仿真器中，使人類專家能夠在種植密度、灌溉施肥、打頂剪枝等方面，實現對AI的有效干預，提高AI學習效率，最終在資源最優化的同時，最大程度地提升了作物產量。與人類知識融合之后的AI系統，無需專家再次干預，即能自動適應新的環境和條件變化，因此可以快速復制到同類溫室種植中，為擴大生產規模、實現標準化生產提供條件。在生產自動化方面，該系統可自主運行，從而大幅降低人工管理難度，節約大量人力。
在本次大賽中，iGrow隊因減少傳感器使用成本而受到好評。與其他AI種植團隊額外添加了諸多傳感器不同，iGrow 隊僅利用主辦方配置的有限的傳感器，便取得了十分優秀的成績。系統通過高效的數據模擬和運算，減少了不必要的傳感器的使用，大大降低了智慧農業的生產成本，在市場應用和推廣上頗具潛力。此外，騰訊AI實驗室科學家也介紹，他們這次打造的系統還是具備終身學習能力的超級智能體。“隨著技術發展，它能利用更先進的仿真器，以及更大規模的種植實踐獲得的數據，靈活地整合人類知識和經驗，持續迭代升級。
AI，種更好的黃瓜
大賽結果顯示，iGrow隊在黃瓜產量、質量、資源利用率上，均表現十分出色。在整個過程中，采用了生物防治系統，符合人們對健康生活品質的要求。與傳統的人工種植相比，人工智能的優勢在于，它能對種植過程進行全局優化。從一開始的種植密度、留莖比例，到后來的留葉、留果策略，以及在溫室中對光照、通風、溫度、濕度、CO2濃度、水分等的控制，它都能在仿真器中通過強化學習自動尋找最優解。人工智能可為作物的各個生長周期尋找和提供最適宜的環境狀態，同時進行資源最優配比，以最大化地節省資源。
“人工智能另一個巨大的優勢是，它可以在短時間內進行大量模擬實驗，相比在真實環境中緩慢地進行人工種植摸索，它能以很低的成本快速提升智能管理水平和經濟效益。”騰訊AI Lab團隊介紹。本次比賽也展現了人工智能驅動溫室的能力，但人工智能的應用并不僅限于室內農業。不過騰訊邁出這一步，不僅能帶動AI+農業的探索，也能給最古老的產業帶去更多關注度。AI向前，一邊帶人類探索星辰大海，但如果另一邊也能讓背后實地更穩固，在糧食生產、人口增長和可持續發展等大問題有更好方案，不亦樂乎？企鵝種黃瓜，挺好~
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