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泉源:大数据运用   责任编辑:尹山

  【讯】第一代的农人是扶植个体动物的花匠。他们会去寻觅合适这些动物的小气候及小块的地皮。然则,跟着农人获得科学知识及机器专门常识,他们应用了标准化的要领,如耕土、漫衍植物粪便作为肥料、每一年轮番作物,以扩大地皮,从而进步产量。经由几个年月,他们开辟了较好的要领,准备地皮,珍爱动物不被虫豸损坏,终究也发清楚明了机械,以削减所需求的人力。19世纪最先,科学家发清楚明了化学农药,又应用新发现的基因道理,挑选更高效的动物。固然这些要领将整体的生产力最大化,然则它们也形成了境地里某些地区的显示欠佳。尽管如此,产量照样降到曾难以想象的水平:有些作物的产量从19世纪到如今,增添了整10倍。

  然则,今天,迈向更同一的做法的趋向曾经最先反转,那多亏了“精准农业“。农人如今能应用信息技术,收集关于他们的境地的准确数据,又能制订怎样扶植每平方英尺的地皮。

  个中一个影响便正在产量上面:精准农业让农人能从每颗种子提取最高的代价。这么做,应当能资助赡养环球的生齿,总数经联合国预计,2050年之前将到达96亿。精准农业无望能削减农业对情况的影响,由于它能削减虚耗、节约能源。它的影响力不局限于消费一年生作物,如小麦及玉米。它也有潜力刷新人们怎样监控取管理葡萄园、果园、畜生和丛林。它大概会有一天以至让农人能依托机器人为个体动物停止评价、施肥、浇水,从而消弭了农业自发现以来所带来的苦差事。

  一步一亩天

  美国政府正在1983年公布将美国军方开辟的卫星导航系统,即全球定位系统(GPS),开放给布衣运用的时刻,铺下了精准农业本来的根蒂根基。不久以后,企业最先开辟”可变速度手艺”,让农人以差别的速度为境地施肥。农人将地皮的各种特性(如酸度、磷和钾含量)丈量并加以制图,然后对比需求而施肥。大致上,便连今天,境地借是以野生探测。历程需求农人自己或人员正在预定位置接纳样本,将之装袋,并送往化验室停止剖析。以后,一名农学家会建造舆图,标示每一个地区响应的所需肥料,以优化消费。最初,一台衔接GPS的肥料撒布器就会正在每一个所在遵照所挑选的肥料量停止施肥。

  凌驾六成的美国农业投入品经销商有供应某种情势的可变速度技术服务,然则美国农业部的数据显现,只管有了多年来所供应的补助及教育工作,少过20%的玉米栽种面积正应用此科技管理。现在,个中一个重要的限定是经济。野生土壤测试高贵,因而,那些有应用可变速度手艺的农人取农业企业,每每运用稀少采样战略。比方说,美国大多数农人每2.5英亩接纳一个样本;巴西方面为每12.5英亩接纳一个样本。然则,这么做的问题是:一英亩以内的土壤差异经常很大,并且农业科学家赞成,每英亩要接纳样本频频,才气测出差异。换言之,农人正在境地的某些地区疏忽了进步生产力,又正在境地的其他地区施太多的肥料及其他投入品。

  观察职员已最先动手处置惩罚这个问题。他们开辟了便宜的传感器,让农人进步他们的采样密度。举例说明,一种新的酸度传感器每几英尺便将电极插入土壤,以接纳读数,并纪录其GPS坐标;以那样的密度停止野生采样将会太过高贵。然则这类传感器借出来到大多数的农场。有些不敷牢靠,用了几英亩便坏了;又有其他的不敷正确。然则世界各地的几个研讨小组正在勤奋开辟更牢固的传感器。

  对照适用的,就是可以或许探测动物色彩以决意其营养需求的传感器。比方,缺少氮的动物会呈淡绿色或黄色,而氮足够的动物会呈深绿色。几家西欧公司曾经开辟可以或许探测绿色深度的传感器,以便发生丈量,可用来发生舆图,推荐各区域以后所应施的氮量。别的,这些丈量能够间接和氮敷料器衔接,以便同时变动施肥速度。一个拖拉机能够在前面装配传感器,在后面装配敷料器;当敷料器经由早前传感器经由的位置的时刻,电脑便曾经经由过程算法计算出应当运用的肥料量。那方面的研讨因为只局限于小杂粮,如小麦、大麦、黑麦和燕麦,因而这类科技只适用于西欧栽种这类作物的区域。凭据普渡大学2013年的一份观察,只要7%的农业投入品经销商供应动物色彩传感器。然则,鉴于这个范畴的始创公司的数目,很明显天,很多投资者视这类科技为一个潜伏的金矿。

  境地取产量

  当局开放GPS的决意,也使另一种刷新性的科技降生:产量监控。西欧绝大多数的收割机曾经装有特其余传感器,能丈量所收割的粮的流量。一个公用于该种作物的算法将数据转换成一个常用的单元,如每英亩蒲式耳,或每公顷千克。这些材料便会以七彩的舆图显现,显现出境地各区域的转变。

  这些舆图曾经成为农业杂志及商业展览不可或缺的内容,并且有很好的来由:它们让农人对生产技术、天气状况及土壤品种的影响有了史无前例的洞察力。如许的舆图能让农人获得产量数据,能用于保险或当局企图,丈量基因革新作物的特性或种种耕作做法的功效,和挑出境地的哪些地区出能尽其所能。正在美国东部,农人只要经由过程产量监控,才得以压服田主,阐明他们和大水有关的作物丧失不但局限于被水淹出的地区,而是也包孕了那些地区四周的一圈区域。农人的应对,就是装配了更多的地下排水系统。正在阿根廷,这类科技曾经腾飞,由于那边的大农场的管理者很少像美国的偕行一样亲身操纵东西,那是因为本地的土地所有权的特别汗青。对他们来讲,产量舆图供应了他们之前得不到的关于生产力的实地洞察力。

  然则,论数据的准确性的话,产量监控另有更久远的路要走。将流量数据转换成体积或重量丈量的算法,必需每一年依个体作物取农场校准,而很多农人并没有这么做。数据也会被别的特质所影响,如驾驶收割机的速度。固然研讨观察能够严格地剖析产量监控所得去的数据,农场及农业企业一般会缺少所需的统计妙技取软件。产量监控的下一步,就是让农业企业接纳研究者现在所运用的统计技能。既然他们所发明的常识会运用于上百万英亩天,他们应该会有理由花这笔钱。

  经由过程电线种田

  精准农业科技最常见的用处是应用GPS指导拖拉机。以人力驾驶农场东西需求已受训的操纵职员,并且事情相称累人。就算是最好的驾驶员,也会为了制止省略境地的局部地区而交叠道路最多10%。90年月末期见证了LED灯条的接纳。每一个灯条是装入一英尺少的塑料盒的一系列LED灯胆。此灯条装配于拖拉机、收割机或别的车辆前面。若中央的灯亮起,东西就正正在航道中;若左侧或右侧的灯亮起,驾驶员便必需调解操舵。

  愈来愈多农人将这类科技带到下一步,就是将灯条换成主动导航系统,把GPS的数据间接传给东西的操舵机制。固然照样要有操作员坐在机械里,它大致上借能无人驾驶。这类科技最先于90年月正在澳洲普遍运用。在那里,富含黏土的土壤,加上短少冷冻解冻轮回,使境地稀奇轻易被有轮机器挤压。澳洲农场应用GPS主动导航,将机械交通限定于狭小的通道,因此制止其他的土壤被压实。今天,正在美国,有约莫四成的肥料及其他农业化学物质是应用主动导航加以施用。

  这类体系曾经形成好几种副产品的开辟。个中一种是可以或许追踪拖拉机的航道的机制。当拖拉机经由曾经被处置惩罚过大概情况较敏感的地区时,便会主动封闭其播种及喷洒化学物的功用。这类科技特别有效于外形奇异的境地,由于它们很容易被过分播种或过分喷洒。

  然则,天文空间数据不但是用于以直线种田。美国航空航天局以及其本国偕行那几十年来,皆正在号令农人应用它们的卫星图象。加上了空中摄影,这些图象成为“地理信息系统”的根据,让农人贮存并剖析空间数据。这类科技正在有多年数据的区域稀奇实用,由于它让农人将境地分红差别的地区,以接管差别的种子、肥料及农药。

  有些农场的管理者以至应用GPS去视察田里的人员,尤其是在前苏联,特别是正在乌克兰。本地最大的很多农场面积凌驾10万英亩,并且每每依托受雇职员而非业主运营商,因而农场管理者喜好立即追踪田里的一切营运运动。比方,当一辆拖拉机停留凌驾几分钟,总公司便会注意到,而且能致电驾驶员,讯问有甚么题目。这类追踪科技也让管理者取消那些将公司的机械用于本身的境地的人员。

  空想中的收获

  精准农业曾经将最陈腐的行业之一酿成最高科技的之一,然则好戏借正在背面。下一步大概会牵扯到“大数据”。农人取农业企业曾经逐步天正在思索怎样应用他们所珍藏的大量数据去增添红利、使农业越发可持续。比方,农业巨子孟山都(Monsanto)正在2013年收买了天气公司(Climate Corporation)。后者是一家两名前谷歌人员兴办的始创公司,他们应用天色和土壤的数据去为农人建造保险企图,和推荐某块天最合适栽种哪些作物。另一个大数据能轻易做到的事,就是它可资助停止关于怎样应用东西的研讨。举例说明,拖拉机栽种玉米时应当以甚么速度驾驶,现在借不清楚。速度太缓,形成历程不敷效力;速度太快,形成栽种不均匀,影响产量。然则,若是收集了关于拖拉机的速度、作物的终究产量及其他身分,便能计算出栽种的最好速度。

  要应用大数据的气力,多家企业大概要综合各农场的数据。正在西欧,个体农场太小,没法发生充足的数据量;便连拉丁美洲和前苏联的超大农场,也会由于和隔邻的农场同享数据而获益。然则,现在的问题是,农人没有效果去收集下品格的数据。正在美国,有些始创公司试图嘉奖农人以调换数据,但效果不大。迄今,可以或许收集最多数据的构造是农业投入供应商及农业合作社,然则,连他们的数据库照样相对天小。

  这些大数据一部分可能会来自无人机。美国大致上已从阿富汗和伊拉克退却,因而有些军事硬件供应商曾经把注意力转向农业市场。此举大概智慧:小型无人机能够活期拍摄作物的图象,以指点浇灌、农药施用及收割。无人机基本上也不受云层影响,不像卫星一样。鉴于无人机所需求的操纵用度及专业知识,无人机将最有可能最早以贸易性子运用于下代价作物上,如酒用葡萄。正在美国,联邦航空管理局也必需开放天空让贸易无人机运用。

  可以或许真正革新我们所熟习的农业的科技就是机器人学。GPS导航的快速接纳,为更自立的农场东西翻开了大门,并且大多数的重要制造商曾经测试了他们的拖拉机的无驾驶员版本。一旦驾驶员被扫除在外,一台东西的设想尺度便有了伟大的转变:它能够变得更小。我们有可能设想农场布满了几百台自立的小机器人,停止从播种到收获的种种义务。机器人能够络续探测境地,正在害虫取疾病题目的早期将它识别出来。它们能够瞄准个体的虫豸或病株施用微量的农药。它们能够有效率天管理小而外形奇异的境地,像美国东部常见的境地那样。如许的境地难以应用传统的人类操纵东西有益天耕作。正在美国,机器人经由过程削减对墨西哥劳工的需求,以至能够影响移民政策。

  一旦涉及到新兴的手艺时,要挑选赢家是不可能的事。然则农业正在20世纪的汗青为它的将来供应了一些线索。20世纪中绝大多数被普遍接纳的农业技术,皆具有经济学家称为“表现常识”的特性,意义是科学的前进包罗正在它们以内。农人不需要晓得农药怎样杀虫,大概汽油拖拉机怎样操纵;他们只需求晓得怎样喷农药、驾驶车辆。

  雷同天,精准农业的东西必需先以易用的情势出售,才气获得普遍运用。那就是为何GPS导航曾经变得那么普遍;农人不需要晓得明白它,也能应用它。举例说明,当肥料的可变速度手艺能做到农民按一个按钮便能启动的时刻,它便会腾飞。终究,精准农业能够将人类从整个过程中完整撤除。一旦发作了,天下不但会看到生产力大幅度增进,也会看到农业历史上基础的转移:没有农人的农业。
 

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