瑞士科技如何改变农业

瑞士的学生看到了无人机技术在农业中的潜力。就像这位年轻人,他在使用无人机提醒农民在割草前注意草丛中隐藏的小鹿。 © Keystone / Gaetan Bally

基于一家瑞士新办企业传递的信息,印度某个糖厂的厂主会告诉当地甘蔗种植农差不多到收割甘蔗的时节了。这就是智能农业的全新世界:将遥感、大数据、人工智能与机器人学等先进科技融合进日常农业管理。

此内容发布于 2020年04月22日 - 09:00
Clare O'Dea

提供给糖厂厂主的信息来自Gamaya,洛桑联邦理工学院(EPFL)的一家衍生企业,它的专长是将自己的农作物与地区专用算法应用到卫星影像之上。凭借去年一个总价430万瑞郎(约合3127.55万元人民币)的协议,Gamaya与印度最大拖拉机制造商Mahindra & Mahindra建立了合作关系。

对农民来说,无人机和人造卫星,已然成为他们在农业科技公司的帮助下对土壤进行勘察、以及生成农作物相关数据中广泛使用的通用型工具。Gamaya公司会根据不同地点使用种类各异的图像采集技术,比如通过安装在无人机上的特殊摄像头来评估作物生长状况。

“我们安装在无人机上的高光谱摄像机能捕捉到非常丰富的影像,”Gamaya的托马·佩拉雄(Thomas Peyrachon)透露。他解释说,这种摄像机能捕捉到40种不同的光谱波段,而标准摄影机只能捕捉到3种。这使得摄像机能探测到植物反射光线的细微差异,并识别植物的状况。

以简胜繁

根据联合国粮农组织的数据,目前全世界农作物收成的20-40%毁于虫害与病害。与此同时,一个普通农场每天能够生成50万个数据点,涵盖从土壤温度、单个奶牛产奶量到单株农作物有否害虫等方方面面。

如果把这些信息转换成合理建议,那么农民就能够以更为精确和使用更少资源的方式操作。以一块玉米地为例,有的地方可能需要补种,或应在某个特定时间施肥,播撒农药、除草剂或杀真菌剂。

这一切新发展背后的理论依据跟农业一向奉行的并无二致-获得全面性的最佳产出与质量。但如今目睹对耕地造成的破坏,我们处于一个“以简胜繁”的时代。我们仍然需要更多食品,但我们希望通过保护环境不再被进一步破坏的方式来节省资源。

这种改变,即朝向利用复杂信息的同时降低生态足迹的微管理农场发展,被称为第四次农业革命。所谓的农业科技(agritech)领域正在经历一场世界性的繁荣,而推动农业创新与数码化也是瑞士2022-2025年新农业战略(多语)的一个目标。

一张麦田的高光谱影像 Gamaya

集中化

“朝着各个方向都有诸多研究活动。我们希望把瑞士建设成一个强劲枢纽,尤其是我们特别擅长的数据采集和数据分析,”苏黎世联邦理工学院(ETHZ)自主移动机器人教授罗兰·西格瓦尔特(Roland Siegwart)说道。在一个有欧洲空间局参与的乌克兰项目里,他曾与Gamaya有过合作。

Gamaya目前主要关注巴西的甘蔗和大豆市场,因为巴西和美国等开展大规模农业的国家,正通过农业科技企业寻求无人机和卫星影像的帮助。就甘蔗这种作物而言,有些农场面积达到10万公顷,而这家瑞士新办企业已开发出一种解决方案,用自己的无人机探测器来监测种植遗漏。

由于这种多年生植物的自然特性,出现种植遗漏的地方是造成减产的主要原因之一。一旦辨认出遗漏之处,种植者就可以在最成问题的地区及时补种。


除了从空中采集数据或是喷洒作物,还有不少在地面进行的研发,如开发机器人自动驾驶车辆来完成除草、施肥或收获水果等各种各样的任务。

在苏黎世市郊Eschikon的苏黎世理工植物科学研究站,科研人员在测试各种能够在田地里操作的机器。

10名参与某教学项目的工程学学生受命制造一部机器人,这部机器人要能在甜菜地里找到并除掉野草。今年5、6月样机就将面世。

倾听植物

另一家瑞士新办企业,即位于法语区沃州(Vaud)的Vivent公司,正在借助监控和解析生物信号的新颖方式来做植物分析。

该公司已开发出一种固定到植物-比方说一株温室养殖的番茄-上的传感器。合伙创办人卡罗尔·普卢默(Carrol Plummer)解释说,取决于所受的压力或刺激,植物会释放出不同的信号。

“我们能够解析植物信号,来探测不同的作物状况。举例而言,我们能够推断这株作物是否遭受咀嚼式或吸吮性害虫的攻击,亦或被真菌感染或营养不良。然后种植者就能针对这些信息加以应对。”

信号的处理方式类似于自动语音识别软件的工作原理。“我们会记录作物健康、受压或受刺激时的信号,利用人工智能来解析信号。这类似于学习一门语言。”

Vivent已收到资金,继续进行与瑞士联邦食品科技农业研究所(Agroscope)合作的两个新项目。

如今农民可以得到大量信息和新的系统,包括许许多多农场管理应用,此刻的挑战是要为农场匹配合适的技术包。智能农业的下一个增长领域很可能就是咨询业。



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