中國(guó)移動(dòng)：人工智能如何種出一顆好番茄

現(xiàn)在，購(gòu)買生鮮是門(mén)大學(xué)問(wèn)，尤其是在線上下單。

當(dāng)用戶輸入“番茄”，檢索出來(lái)的結(jié)果不限于粉番茄、車?yán)迩?、草莓西紅柿、普羅旺斯西紅柿……令人眼花繚亂?；蛟S他純粹就想買幾個(gè)容易炒出“沙”的西紅柿，此時(shí)也只好花時(shí)間去評(píng)論區(qū)和詳情頁(yè)里找線索，挑選的成本隨著商品的不斷上新而加增。

也不是沒(méi)法優(yōu)化，不少平臺(tái)默默增加了展示關(guān)聯(lián)菜譜的功能，方便久經(jīng)廚房考驗(yàn)的老司機(jī)們光看對(duì)應(yīng)的菜譜，甚至只看一眼菜名也能get到頁(yè)面上的蔬菜水果會(huì)是什么口感。不過(guò)，還是會(huì)有廚房小白表示無(wú)法想象，那怎么辦呢？

這一邊有生鮮電商平臺(tái)利用算法推薦當(dāng)“過(guò)墻梯”，那一邊，也就是這些生鮮商品的原產(chǎn)地另有它們的“張良計(jì)”。沒(méi)錯(cuò)，中國(guó)移動(dòng)出手了。

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一顆好番茄的誕生

走進(jìn)一片番茄種植園區(qū)，一陣清新的空氣撲面而來(lái)，透過(guò)大棚的陽(yáng)光激發(fā)了番茄紅素的熱情，讓豐腴綠葉間的紅色果子更加鮮亮、誘人，搶奪著我們的視線。它們隨著葉片的呼吸，果皮開(kāi)始變薄，汁水逐漸豐盈，糖分與果酸、維生素的狂歡在番茄體內(nèi)激情釋放……難道說(shuō)，這里是法國(guó)南部某莊園？

不，番茄說(shuō)：我雖然名叫普羅旺斯，但我家在山東壽光的崔嶺西村，你可以叫我“洋柿子”。

眾所周知，成熟的番茄柔軟脆弱，難以堪負(fù)長(zhǎng)途運(yùn)輸，而食客們向來(lái)不愿與加厚的果皮妥協(xié)。于是，番茄開(kāi)始了“遷徙”，單單山東一省便從世界各地引進(jìn)了十余種番茄，滿足大家的“愛(ài)不釋口”。

然而讓我們把時(shí)間線往前推，要在10000多個(gè)品種的番茄帝國(guó)里精準(zhǔn)找到適合當(dāng)?shù)胤N植的種子并非易事。

此時(shí)，等待已久的中國(guó)移動(dòng)智慧家庭工程師們邀請(qǐng)我們轉(zhuǎn)過(guò)視線，看看他們的答案——智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)。

智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)是中國(guó)移動(dòng)山東公司與智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)而研發(fā)的信息化解決方案。它以5G、物聯(lián)網(wǎng)、云、人工智能、大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用“天”（高空衛(wèi)星遙感）、“空”（低空無(wú)人機(jī)遙感）、“地”（農(nóng)村廣泛覆蓋的5G網(wǎng)絡(luò)和地面采集終端）的一體化部署，目前已成功打造出5G+精準(zhǔn)種植、5G+智聯(lián)農(nóng)機(jī)、5G+無(wú)人機(jī)植保等農(nóng)業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景方案。

以前，我們想要知道“這塊地種什么好”，需要農(nóng)學(xué)專家進(jìn)行實(shí)地考察。他們從走訪實(shí)地調(diào)查開(kāi)始，記錄土壤、植被等地貌特征和地形變化。期間，他們還需要查閱各個(gè)研究所提供的氣象水文數(shù)據(jù)，可想而知這背后的辛苦付出。

但假如我們用上一些信息化技術(shù)，事情就會(huì)變得簡(jiǎn)單了起來(lái)。

在種植地塊區(qū)域鋪設(shè)地面采集終端來(lái)代替團(tuán)隊(duì)的實(shí)地考察。依靠5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的保障，智慧攝像頭和傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤、氣象與地形數(shù)據(jù)，并傳回系統(tǒng)，作為分析土質(zhì)和環(huán)境的一手資料。

系統(tǒng)則調(diào)取不同番茄品種的種植數(shù)據(jù)，由人工智能模型進(jìn)行算法學(xué)習(xí)并預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)地塊的產(chǎn)量和品質(zhì)。

最后，專家們可以足不出實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果結(jié)合一手資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，再為壽光市挑選出“普羅旺斯”、“透心紅”、“黑珍珠”……

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人工智能種番茄

仔細(xì)的朋友已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，人工智能再一次閃亮登場(chǎng)。

也許你會(huì)有這樣的疑問(wèn)：種菜大多時(shí)候不就是看土“干”了施肥，看葉片“黃”了除蟲(chóng)，再按時(shí)澆水嗎？

這種見(jiàn)招拆招的套路，需要人工智能干嘛呢？

正在崔嶺西村大棚里生長(zhǎng)的番茄說(shuō)：那可太多了，聽(tīng)我來(lái)給你嘮。當(dāng)專家們選定我們“出道”后——

第一，我們落戶新家，如何長(zhǎng)大才能保持甚至超越品種原產(chǎn)地的品質(zhì)？

第二，我可能是甜的、沙瓤的，那我的兄弟姐妹們呢？以前只靠隨機(jī)抽檢，現(xiàn)在有沒(méi)有新手段來(lái)確保這一片產(chǎn)區(qū)出生的番茄品質(zhì)能趨于完全一致？

第三，大家都知道，同一片地不能一直耕種，那我這顆小番茄怎樣才能子子孫孫無(wú)窮盡也呢？也就是說(shuō)，大家要找到正確的方法“養(yǎng)地”，來(lái)保證產(chǎn)區(qū)今后每年都能種出高品質(zhì)番茄。

所以，人工智能的加入，不是單純的“大數(shù)據(jù)助農(nóng)”或“高科技設(shè)備助農(nóng)”，也不是程序員在背后敲兩行代碼關(guān)聯(lián)一下數(shù)據(jù)庫(kù)和算法模型，而是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和生態(tài)環(huán)境的完整保護(hù)。

首先，中國(guó)移動(dòng)一線的裝維工程師攜帶設(shè)備出發(fā)，和種植番茄的村民們一起安裝重要的排頭兵——智慧攝像頭、傳感器等采集終端。所謂術(shù)業(yè)有專攻，工程師的考量在于“怎么安裝能保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)更靈敏”，村民則會(huì)跳出來(lái)制止：你裝這里影響我的樹(shù)枝抽條，換個(gè)地方！

因此，為了數(shù)據(jù)采集更精確，中國(guó)移動(dòng)山東公司與智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心在后臺(tái)設(shè)計(jì)了一個(gè)“分診臺(tái)”，就是在終端設(shè)備里植入能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的芯片，讓一部分算法，比如將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成人工智能可識(shí)別的數(shù)值特征，直接在終端完成并進(jìn)行初步分析，原地升級(jí)優(yōu)化數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度。再由一線的裝維工程師們定期回訪，檢查設(shè)備運(yùn)行情況，查漏補(bǔ)缺。

這是人工和人工智能的完美合作。而另外一部分工作，就全部交給了人工智能。

模型訓(xùn)練。研發(fā)團(tuán)隊(duì)將深度學(xué)習(xí)模型交給人工智能，讓其對(duì)歷史數(shù)據(jù)的反復(fù)訓(xùn)練，最終構(gòu)建出預(yù)測(cè)模型，用以測(cè)算每個(gè)地塊的種、水、肥、藥的需求量。

與此同時(shí)，終端傳回的日曬時(shí)長(zhǎng)、二氧化碳濃度、土壤氮鉀磷含量、灌溉量等數(shù)據(jù)會(huì)被轉(zhuǎn)換為可視化圖表。團(tuán)隊(duì)為其設(shè)計(jì)了一塊大屏，用于幫助村民們進(jìn)行全流程精準(zhǔn)管控，同時(shí)，也讓人工智能及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，并結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)狀況對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和更新，不斷提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

此時(shí)的人工智能拿著一手大模型，作為答案之書(shū)，基本完成了“保證番茄品質(zhì)”的任務(wù)。不過(guò)，它又在番茄的成熟期迎來(lái)了新問(wèn)題：品控。

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為智慧農(nóng)業(yè)打上人工智能的“補(bǔ)丁”

以前的品控是怎樣的？村民帶著渠道商進(jìn)入大棚，隨機(jī)摘一顆番茄，扎一刀，用儀器測(cè)一下含糖量，再掰開(kāi)親自試吃，最后交付信任。

而在中國(guó)移動(dòng)智慧家庭這一邊，為人工智能的視覺(jué)學(xué)習(xí)找到正確的技能樹(shù)。

“我家的番茄長(zhǎng)得漂亮，全程守著，沒(méi)病沒(méi)蟲(chóng)，每一顆都給您包好再發(fā)……”

“選番茄要選大小勻稱圓潤(rùn)的，而且根部帶點(diǎn)綠色的才最新鮮……”

大家伙瘋狂刷帶貨主播的短視頻，從他們的文案中找到了關(guān)鍵詞：顏色、大小、表皮完整度……顯然，這是智慧攝像頭的主場(chǎng)。

了解中國(guó)移動(dòng)的讀者想必并不陌生，超高像素、超大內(nèi)存……這些都算不上智慧攝像頭的亮點(diǎn)，而它真正的用武之地在于對(duì)監(jiān)控畫(huà)面人物的行為軌跡分析和風(fēng)險(xiǎn)告警。

客觀來(lái)說(shuō)，只要研發(fā)團(tuán)隊(duì)把行為軌跡分析的AI算法替換成對(duì)番茄外觀的分析，風(fēng)險(xiǎn)告警替換成技術(shù)指導(dǎo)，就可以完成真正意義上的“全面品控”。

很好，研發(fā)團(tuán)隊(duì)立即采集了所有番茄種植的“繪本”喂給AI。用大量的圖片來(lái)“雞娃”人工智能，將其訓(xùn)練出火眼金睛，一眼掃過(guò)去就能判斷番茄品質(zhì)，確認(rèn)作物的病蟲(chóng)害狀況。

隨著深度學(xué)習(xí)的進(jìn)度完成速度加快，專家們還摳起了細(xì)節(jié)，琢磨著讓人工智能利用云能力隨時(shí)關(guān)注倉(cāng)儲(chǔ)和銷售數(shù)據(jù)，倒回來(lái)管理番茄的采摘進(jìn)度，力求把番茄新鮮度的時(shí)間卡得剛剛好。

然而，研發(fā)團(tuán)隊(duì)剛想躺平，村民們的需求找了上來(lái)：你瞧大家伙都挺抗拒農(nóng)藥殘留的，你們能不能幫忙改善一下？

總結(jié)一下，以前大家依靠無(wú)人機(jī)遙感和既定程序來(lái)執(zhí)行全面灑藥的作業(yè)，現(xiàn)在大家希望AI能放棄“掃射”，轉(zhuǎn)向“靶向”治療。

這說(shuō)明人工智能的學(xué)習(xí)任務(wù)要加重了，先提升“動(dòng)態(tài)視力”，在無(wú)人機(jī)遙感巡邏過(guò)程中及時(shí)關(guān)注作物狀況，精準(zhǔn)定位問(wèn)題。

接著通知村民前來(lái)處理病蟲(chóng)害嗎？人工智能表示：這里幾百畝地，我嫌你找得慢，我自己來(lái)吧。于是，它繼續(xù)學(xué)習(xí)連接控制不同農(nóng)機(jī)工具進(jìn)行精細(xì)化操作，親自上手，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化種植。

至此，崔嶺西村番茄種植的品控工作基本由人工智能完全接手，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始思考智慧農(nóng)業(yè)的最終解——如何實(shí)現(xiàn)番茄的美夢(mèng)，讓它子子孫孫無(wú)窮盡也。

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讓這片地，永遠(yuǎn)都好種

智慧農(nóng)業(yè)的“實(shí)操”部分已經(jīng)介紹的差不多了，不過(guò)，正應(yīng)了那句“汝果欲學(xué)詩(shī)，工夫在詩(shī)外”，人工智能的“考勤”不只是農(nóng)作物的生長(zhǎng)過(guò)程。

豐收之后，養(yǎng)地之日，讓我們把目光放到“頂層架構(gòu)”上，在最初介紹智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)時(shí)，我們提到的“天-地-空”一體化部署里，還有一個(gè)背后大佬存在，那就是高空衛(wèi)星遙感。

遙感不稀奇，確定種植地塊的地形、氣象都需要衛(wèi)星遙感參與工作。這種宏觀的凝視掌握著幾年、幾十年的農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)。只是傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)在圖像信息解譯、處理方面存在很多制約。

今年，中國(guó)移動(dòng)著手“天地空海”網(wǎng)絡(luò)一體化部署，戰(zhàn)略意義影響深遠(yuǎn)。在“種地”的新高度上，人工智能參與衛(wèi)星遙感技術(shù)的升級(jí)，用AI技術(shù)打造遙感解譯模塊，實(shí)現(xiàn)了從宏觀到微觀的精準(zhǔn)分析研判。

種地會(huì)消耗土質(zhì)，從前我們用“輪作”“混播”來(lái)提升土壤肥力，保證這塊地能長(zhǎng)長(zhǎng)久久地種植作物。如今，中國(guó)移動(dòng)山東公司與智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心實(shí)現(xiàn)了人工智能坐鎮(zhèn)后方的計(jì)策，幫助農(nóng)民進(jìn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)管理，在豐收后持續(xù)監(jiān)測(cè)水分、溫度、日照等環(huán)境要素，保護(hù)土壤與植被的生態(tài)平衡，并識(shí)別處理土壤的病蟲(chóng)害問(wèn)題，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

紀(jì)錄片《番茄的勝利》里說(shuō)：“這顆水果的成功，要感謝西班牙的海盜，意大利的國(guó)王與王后，奧地利與俄羅斯的專家們，更要感謝李景富教授……幫助中國(guó)創(chuàng)立了世界第一大番茄產(chǎn)業(yè)?！?/p>

今天，我們的鄉(xiāng)村振興也找到了它的“新大陸”——擁有人工智能的數(shù)字鄉(xiāng)村。

- END -