通往高效、盈利和安全的自主农业之路

自治农场比虚构更现实，并且已经发展并加速了技术的重大进步。

1962 年，荷兰种植者 Cornelis Sieling 发明了第一台自动拖拉机——农业机器人。农业机器人是一项粗略但有效的发明，无需转身就可以双向耕种田地。这是世界上第一台全自动自动耕作拖拉机——在犁沟中使用测距轮进行导航。 Cornelis 没有车载计算机或 IoT（物联网）传感器来指示他在行尾的位置。他没有对犁深或土壤压实进行分析。测试、分析和创新都是非常机械的，并且是通过物理观察完成的。 1962 年，一位种植者不得不亲自动手处理我们赖以将产品推向市场的土地、作物和机器。虽然农业机器人是此类创新中的第一个，但它更多地充当了将农场转变为农业实验室的催化剂，并为我们所说的自主农场奠定了基础。下面，我们将讨论我们作为一个社会所面临的一些挑战，农业通过实验和创新继续转型以应对这些挑战的方式，这种创新对人类的影响，以及实现更加自主的技术机会农业。

目前的估计表明，约有 8 亿人继续生活在饥饿之中。到2050年，世界人口将接近100亿。随着人口中心向农村农业用地扩散，农业将需要在农业利润不断下降的土地上多生产 70% 的粮食。更复杂的是，今天的种植者可能会花费多达 40% 的时间来修理和准备设备。种植者人口老龄化、城市化进程加快、对农场生活兴趣的降低也增加了对种植者和家庭延长工作时间的需求。例如，在加拿大，估计到 2030 年将出现与农场相关的劳动力危机，导致 123,000 个工作岗位，部分原因是到 2025 年 25% 的种植者年龄在 65 岁或以上。为了应对这一艰巨的挑战，至关重要的是将种植者、合作伙伴和研究人员的集体创业精神联系起来——由技术支持，以真正的机会主义要求为指导，将带来农业 4.0 时代 (Ag 4.0)。

Ag 4.0 的核心是事物之间的数据共享 （设备、传感器、通信网络）以提高这些事物通过连接和协作提供效率的能力。 Ag 4.0 提供了降低成本、提高效率、显着减少浪费以及从农场到餐桌提供高质量、安全和健康产品的机会（表）。创建、收集和使用这些数据可以为种植者提供为巨大的创新和自动化提供洞察力和机会。人工智能的使用、实时摄取和处理数据的架构以及允许设备到设备通信的物联网标准已经影响了农业的快速发展和自动化。今天的农场正在迅速转变为尖端的农业实验室，而几乎不需要人工干预的新技术正在出现，这将有助于进一步应对这些挑战。

银。 4.0 要求 事物 自主、互联和协调。自主设备能够独立于与该设备的主要工作目标竞争的其他设备、人、动物、农作物和其他物体。自主设备配备丰富的传感器和摄像头，所有这些都向设备或物联网边缘的人工智能 (AI) 平台提供反馈。有必要不断优化这些深度学习算法的复杂性并维护板载/传感器冗余系统以提供优化的结果并为不可预见的事件提供安全网：设备路径中的人，另一部分的故障现场设备或可能迫使设备暂停活动的突然风暴。

在互联平台中，设备将利用板载传感器与外部通信并利用边缘计算（外部传感器）功能。此类边缘设备将持续分析环境属性（例如，空气、土壤、水、位置），并将该分析提供给设备的 AI 模型，以确保设备（例如）保持在已确定的属性边界内。此外，传感器不需要与现场隔离。种植者可以穿着嵌入传感器的衣服，为所有设备提供精确的位置和相对位置，以确保他们的安全。出于同样的原因，家庭宠物和家畜也可以佩戴传感器。自动驾驶设备在可能为时已晚之前不会“看到”人，而联网车辆将“知道”任何带有传感器的设备或人在哪里，无论设备在哪里运行。

最后，自动化农场的真正飞跃将是设备将与其他设备协调其活动的环境。连接后，如果某台设备被禁用，它的最后一个已知位置将很重要，它会向种植者发送警报，同时自行请求派遣更换车辆和向供应商发出维修工单。一旦设备连接起来，可用数据的海啸将需要一个平台来管理、综合它，然后能够通过分析向种植者、投资者、合作伙伴和设备本身讲述故事。想象一下天气传感器向设备提供反馈，其中雷暴的可能性只会影响农场的一部分，暂停该区域的操作，同时允许其他地方的设备继续运行。

当自主设备和连接设备以整体方式运行时，才会出现真正的连接。设备不仅会知道它在哪里，并且能够自我诊断和了解它与农场中其他自主和连接部​​件的关系，而且它还可以访问其他相关信息。当预计灌溉被打开以允许自己在灌溉之前离开该区域时，从人工智能系统获取信息，这些信息可以告诉需要额外灌溉的地方，或者需要额外耕作来控制杂草和害虫。在生长季节，农业也将成为 24×7 的作业。日光和疲劳不再成为工作的阻碍。

自治农场比虚构更现实，自 Cornelis 以来，它已经发展并加速了技术的重大进步。像约翰迪尔这样的公司已经开发和改进了自主农业设备，从卫星引导和定向机器到更完全自主的设备，这些设备可以基于嵌入式空气、土壤和湿度传感器进行实时自动调整。随着 Ag 4.0 自主开发的成熟，创新将产生向 Ag 5.0 的新演进，其成果将集中在连接和协调的平台上。农场正迅速成为“应用程序”。这一演变将成为使全球消费者对食品的需求与种植者对效率、盈利能力、健康和安全的需求保持一致的路线图。