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數字技術如何惠及小農戶？傳統農人和AI算法究竟誰更勝一籌？
2020年12月16日，在云南高原經歷4個月的“艱苦角逐”后，首屆“多多農研科技大賽”落下帷幕，由中國農業大學、國家農業智能裝備工程研究中心和比利時根特大學、中國農業科學院的青年科學家組成的參賽隊伍獲得“AI組”冠軍，安徽省長豐縣4名女性農人組成的“艷九天巾幗隊”獲得頂尖農人組卓越獎。
此次“多多農研科技大賽”是在聯合國糧農組織指導下，由中國農業大學和拼多多聯合舉辦的國內首屆“人工智能VS頂尖農人”的數字農業種植競賽。賽事吸引了全球超過17支AI隊伍參加，經過初選后，共有4支隊伍進入最終決賽，分別在阿姆斯特丹、北京、南京和昆明，遠程控制位于云南富民縣國家高原云果產業園內的智能化溫室。一同進入決賽的還有特邀參賽的4支由“頂尖農人”組成的隊伍，他們親臨比賽現場，依靠豐富種植經驗，與AI隊伍在草莓的品質、產量、投入產出比等指標上展開全面比拼，共同探尋“數字技術”與“傳統種植”的博弈與融合之道。
“此次多多農研科技大賽，旨在鼓勵青年農人共同探索高性價比的人工智能種植方案，‘頂尖農人’團隊展示了傳統種植技術的價值與意義，AI團隊驗證了新技術和新模式的可行性。”聯合國糧農組織駐華助理代表張忠軍表示。
創新競賽模式 展示AI與傳統的博弈和融合
幾年前，“阿爾法狗”擊敗人類頂尖棋手的場景歷歷在目，對種草莓來說，類似的情景是否會再次發生？以數字技術作為支撐的人工智能能否在農業種植領域戰勝人？
長達4個月的比賽過程中，每支參賽隊伍負責一個種植大棚，棚內有6條種植槽，可以種植600株草莓。在“武裝到牙齒”的AI大棚內，應用了荷蘭騎士集團的智能化環境控制計算機及水肥一體化系統，其集成超過50套傳感器，可實時讀取溫濕度、光照強度值、二氧化碳濃度等45種生產環境參數，并根據預設條件對超過30種灌溉、通風參數進行自動化控制。
4支AI戰隊的參賽隊伍通過競賽專用的API接口，利用創新算法完善各自的AI模型，基于設定的草莓生長模型，向控制草莓生長的外部設備輸出決策。其關鍵點就在于形成實時的、正確的決策。各支AI隊伍的最終比賽成績的排名，就取決于AI決策的及時性和準確性，換言之，就是AI大腦是否足夠“聰明”。
4支“頂尖農人”隊伍也拿出看家本領，來自江蘇的全國勞動模范紀容喜，從家鄉背來了油渣“秘方”作為底肥；“艷九天巾幗隊”的孫郁晴和王琪通過調節水質酸堿度，促進草莓植株的鐵元素吸收。
“通過聚類算法、圖像識別算法、碰撞算法等多種策略，我們在探索訓練一套更聰敏的AI模型。它就好比醫生，對草莓生長、環境情況進行‘問診’，自動進行精細化的控制。”AI隊之一“智多莓”的隊長程飆介紹，在經歷此次比賽后，數字技術和生產實踐的距離讓他印象深刻：“AI農業一定不是昂貴的實驗室技術，我們希望通過比賽真正探索出可以應用到云南本土的解決方案，為小農戶提供高性價比解決方案。”
在評委會最終揭曉的產量、投入產出比和甜度等三項指標中：AI組的草莓產量平均值高于傳統農人組平均值196.32％；AI組投入產出比平均值高出傳統農人組平均值75.51％；傳統農人組的果實甜度整體均值高出AI組5.24％以上。
“AI組較好的水肥、溫度和空氣濕度控制促進了植株的快速生長和開花掛果，實現了較好的產量。投入產出比與產量正相關，AI組較高的產量提升了投入產出比。傳統組栽培基質含水量少，相較AI組，果實甜度更高。”大賽技術支持專家、云南省農科院研究員阮繼偉表示。
AI組冠軍CyberFarmer·HortiGraph聯隊正是基于知識圖譜，構建了一套更為“聰明”的草莓AI種植管控系統，最終在產量和投入產出比上都取得最高分，奠定勝局。
推動技術落地 探討智慧農業發展方案
“我們希望建立一個長期的、規模化的競技平臺，通過全國‘頂尖農人’和世界‘人工智能’的切磋與較量，來充分激發青年學者的想象力與創造力，最終探索出一批適用于小農生產模式的、低成本、可復制的AI農業應用。”拼多多副總裁陳秋表示。
這一開創性的競賽形式，旨在讓農戶與科學家共同應對挑戰，通過“以賽代練”方式，謀求一種建設性、實操性強的方案。“雖然是‘人機競賽’，但更要探索人機協同，將人工經驗數據化，為產區提供參考模型。”大賽組委會負責人蘭克介紹，“我們希望AI隊伍和頂尖農人隊伍能夠摸索出一套幫助中小種植者提升效益的最優解決方案。”
獲得AI組亞軍的“智多莓”隊是一個橫跨農業科研、數據分析和人工智能等領域的復合型團隊。就在比賽進行過程中，隊長程飚決定向昆明市滇池西岸的100余戶草莓種植戶提供AI種植支持服務，“農民對新興技術并不排斥，最有效的形式就是示范給他們看，如果花錢少、產量高，就會相信你。”“智多莓”的團隊已經和3支參賽“頂尖農人”隊伍達成合作意向，幫助他們在產地建設數字農業工作站，提高草莓種植的經濟效益和環境保護水平。
AI組冠軍CyberFarmer·HortiGraph聯隊也決定將比賽成果進行商業轉化，并著手建立一個標準化的草莓知識庫，將種植草莓的相關數據標準化成知識，向全國草莓種植戶開放，使小農戶也可以獲得頂尖專家的種植經驗。
大賽評委之一趙春江院士指出，我國農業農村發展已經到了利用數字技術來變革傳統的生產方式和農村生活消費模式、構建新業態的新的歷史階段，應充分考慮農業從業者的受教育程度、農村基建等客觀情況。
“頂尖農人”隊選手孫郁晴來自安徽長豐縣水湖鎮，出身“草莓世家”的孫郁晴為了參加這次比賽，扎根云南高原4個月，決心和AI隊“過過招”。在草莓進入盛果期后，每天凌晨六點孫郁晴就會和小伙伴們爬起來，給大棚開棚、除濕，觀察植株情況并拍照記錄，根據溫度調整遮陽網，再澆水、施肥……
幾個月的辛勤勞動讓孫郁晴對AI有了“惺惺相惜”之意。看到旁邊AI組只需對模型和反饋參數進行調整，溫室的通風窗、施肥系統就會進行自動調整，她近距離感受到數字技術帶來的“一身輕松搞農業”的感覺。（韓嘯）
