实现自主农业的效率、盈利与安全

自主农场更多是现实而非虚构，已演进并加速了重大技术进步。

1962年荷兰种植者Cornelis Sieling发明首台自主拖拉机——Agri-bot。Agri-bot虽粗糙却有效，实现双向耕田无需掉头。这是世界首台全自动自主耕田拖拉机——用沟槽感应轮导航。Cornelis无车载计算机或物联网传感器指示行尾位置。他未对犁深或土壤压实做分析。测试、分析、创新全靠机械和物理观察。1962年，种植者必须亲身接触土地、作物、我们赖以推向市场的机器。Agri-bot虽是同类首创，更多作为催化剂，推动农场向农业实验室转型，奠定我们所谓自主农场的基础。下文将讨论社会面临挑战、农业如何通过实验创新应对、创新对人类影响、及赋能更多自主耕作的技术机遇。

当前估计约8亿人仍处饥饿。2050年世界人口将近100亿。农业需在农业盈利土地因人口中心蔓延而减少的情况下增产70%粮食。种植者今日多达40%时间用于维修准备设备。种植者老龄化、城市化加剧、农耕生活兴趣下降，也增加种植者和家庭工作时长压力。加拿大例如，预计2030年将面临12.3万农业相关劳动力危机，部分因25%种植者2025年前将达65岁或以上。为应对这赫拉克勒斯般挑战，关键在于连接种植者、合作伙伴、研究者的集体创业精神——由技术赋能、受真正机会导向指引——带来农业4.0（Ag 4.0）时代。

Ag 4.0核心是物（设备、传感器、通信网络）共享数据，通过连接协作提升物交付效率的能力。Ag 4.0提供降本、提效、大幅减少浪费、从农田到餐桌交付高质量安全健康产品的机遇。此类数据创建、收集、使用可为种植者提供洞察和巨大创新自动化机遇。人工智能、实时数据摄入处理架构、物联网标准允许设备间通信，影响农业快速演进自动化。今日农场快速转型为前沿农业实验室，需极少人工干预的新技术正浮现，将进一步应对挑战。

Ag 4.0要求物具备自主、连接、协调三大特性。自主设备具备相对其他设备、人、动物、作物及竞争其主要工作目标的物体独立行动能力。自主设备富含传感器和摄像头，均向设备上或物联网边缘的AI平台反馈。需持续优化深度学习算法复杂性，维护车载/传感器冗余系统，交付优化结果并为不可预见事件提供安全网：人进入设备路径、田间另一设备故障、突发风暴迫使设备暂停作业。

在连接平台中，设备利用车载传感器外部通信并利用边缘计算（外部传感器）能力。此类边缘设备持续分析环境属性（如空气、土壤、水、位置）并提供分析给设备AI模型，确保设备保持（例如）在已识别地界内。传感器不局限于田间。种植者可穿戴嵌入传感器服装提供精确位置和相对所有设备位置以确保安全。家庭宠物和家畜可佩戴传感器同样原因。自主设备可能直到太晚才"看见"人，但连接车辆无论设备在哪运行都能"知晓"任何携带传感器的设备或人位置。

最后，通往自动化农场的真正飞跃是设备协同活动的环境。一旦连接，设备最后已知位置在其失效时变重要，同时向种植者发送警报、自动请求调度替代车辆和向供应商发送维修工单。设备连接后，海量可用数据需平台管理、综合、并通过分析向种植者、投资者、合作伙伴及设备本身讲述故事。想象气象传感器向设备反馈雷暴概率仅影响农场部分区域，暂停该田作业而允许其他区域设备继续。

真正连接发生在自主和连接设备整体协同运行时。设备不仅知自身位置、能自诊断、理解与其他自主连接设备相对位置，还能访问其他相关信息。当灌溉预期开启以允许自身提前退出区域，获取AI系统信息指示哪需额外灌溉、或额外耕作控制杂草害虫。耕作也将在生长季成为24×7作业。日照和疲劳不再阻碍工作。

自主农场更多是现实而非虚构，自Cornelis以来已演进并加速重大技术进步。John Deere等公司开发完善从卫星制导到基于嵌入空气、土壤、湿度传感器实时自动调整的全自主农业设备。随着Ag 4.0自主发展成熟，创新将产生向Ag 5.0的新演进，聚焦连接和协调平台。农场正快速成为"App"。此演进将成为对齐全球消费者粮食需求与种植者效率、盈利、健康、安全需求的路线图。