Carnegie Mellon kasutab droone, roboteid ja tehisintellekti, et tõmmata põllumajandus uude sajandisse

Põllumajandus on möödunud sajandil kaugele jõudnud. Toodame rohkem toitu kui kunagi varem – kuid meie praegune mudel ei ole jätkusuutlik ja kuna maailma rahvastik kasvab kiiresti läheneb 8 miljardile piirile, vajavad tänapäevased toidutootmismeetodid radikaalset ümberkujundamist, kui need säilivad üles. Kuid õnneks on mitmeid uusi tehnoloogiaid, mis võivad selle võimalikuks teha. sisse see seeria, uurime mõningaid uuenduslikke uusi lahendusi, mille kallal põllumehed, teadlased ja ettevõtjad töötavad, et tagada, et meie üha rahvarohkemas maailmas ei jääks keegi nälga.

Alates Ameerika kodanike tööstusajastu rändest maalt linna on linnapiirkondi seostatud tipptasemel tehnoloogiatega.

Noh, kriimustage see korrelatsioon - sest tehisintellekti ajastul on Carnegie Melloni uus uurimisprojekt Ülikooli robootikainstituut püüab tõestada, et riik võib olla tehnoloogiliselt sama arenenud kui USA tark linn.

Nimeks FarmView (mitte segi ajada FarmVille, aega raiskav mäng, mis on ületanud Facebook toidab suure osa viimasest kümnendist), projektis kasutatakse masinõpet, droone, autonoomseid roboteid ja peaaegu kõik teised suure eelarvega tehniliste uuringute valdkonnad, mis aitavad põllumeestel kasvatada rohkem toitu, paremat ja targemat.

"Oleme tegelenud põllumajanduse robootika uurimisega umbes 15 aastat," George Kantor, ütles Carnegie Melloni vanemsüsteemiteadlane väljaandele Digital Trends. "See on võetud mitmel erineval kujul ja see oli katse koondada see kõik üheks sidusaks projektiks."

Kuid FarmView on palju enamat kui lihtsalt ülalt alla suunatud organisatsiooniline ümberkorraldamine, näiteks rahandushaldusmeeskonna panemine vastutavaks debitoorsete arvete, mitte võlgade eest. Tegelikult näitab see selle teema uut kiireloomulisust tänu statistikale, mis näitas selle tähtsust asjaomaste teadlaste jaoks.

See statistika? Praeguste prognooside kohaselt ulatub maailma rahvaarv 2050. aastaks 9,6 miljardini. See tähendab, et kui meie piiratud põllumajandusressursside – sealhulgas maa, vee ja energia – kasutamiseks ei leita paremaid viise, võib tekkida ülemaailmne toidukriis.

"See on statistika, mis sunnib meid tõesti lahendusi otsima," jätkas Kantor. „Tehnoloogia üksi seda võimalikku kriisi ei lahenda; see hõlmab ka sotsiaalseid ja poliitilisi küsimusi. Siiski arvame, et saame aidata. Asi pole ka ainult selles, kui palju toitu on. See, kuidas me praegu toiduaineid toodame, on väga ressursimahukas ja olemasolevad ressursid kuluvad ära. Peame suurendama toodava toidu hulka ja ka kvaliteeti, kuid tegema seda viisil, mis ei eeldaks, et meil on piiramatud vahendid.

Projekti osana on meeskond välja töötanud autonoomse maapealse roboti, mis on võimeline tegema viljapõldudel visuaalseid vaatlusi erinevatel aegadel hooaeg – tänu kaamerale, laserskannerile taime geomeetria mõõtmiseks ja multispektraalsele kaamerale, mis vaatab mittenähtavat kiirgust ansamblid. Arvutinägemise ja masinõppetehnoloogia abil saab ennustada eeldatavat viljasaaki hooaja hilisemal ajal.

Selle teabe lihtsalt passiivselt põllumehele edastamise asemel võib see roboti aktiivselt käivitada. lehtede pügamine või viljade harvendamine viisil, mis säilitab optimaalse ökoloogilise tasakaalu lehtede pindala ja vilja vahel koormus.

CMU teadlased kasutavad taimede kasvu makroskaala mõõtmiseks ka droonide ja statsionaarsete andurite võrkude kombinatsiooni.

Kuigi need on kindlasti nutikad näited tehnoloogiast, on tõeliselt pikaajaline mõju sellest, kuidas tehnoloogiaid, nagu lehtede lõikamise robotid ja droonid, saab kasutada põllukultuuride parandamiseks.

Selles rollis osutas Kantor sorgole, jämedale ja kuivale rohuterale, mis tekkis tuhandeid aastaid tagasi Egiptusest. Terasorgot süüakse laialdaselt ja seda peetakse maailmas kasvavaks tähtsuselt viiendaks teraviljakultuuriks. Kuna sellel on nii palju erinevaid sorte (ilmatu 42 000!), on sellel ka tohutu geneetiline potentsiaal uute kõrge valgusisaldusega sortide loomiseks, mis võivad selle veelgi olulisemaks muuta.

Lõppude lõpuks, kes on rahul sellega, et see on viies- kõige olulisem teraviljakultuur?

Siin tulebki sisse AI. Kui on võimalik kasutada masinõppetehnoloogiat sorgo parameetrite mõõtmiseks nii, et aretajad ja geneetikud saaksid vali need omadused, mis on saagikuse parandamiseks kõige vajalikumad, samuti kõige vastupidavamad haigustele ja põuale, võib sellel olla tohutult positiivne mõju. Ainuüksi saagikuse suurendamine näiteks 50 protsendi võrra oleks tegelik mõju, mida väga vähestele arvutiteadlastele võib kunagi tunnustada.

Kas see kõik tähendab, et tuleviku farm, nagu ka tuleviku tehas, saab olema suures osas inimestest vabad – rida rea ​​järel säravad Terminaatori-stiilis robotid täidavad kõiki töötada? Mitte päris.

"Me ei tee seda inimeste asendamiseks. Meie eesmärk on juurutada uusi tehnoloogiaid, mis muudavad põllumehed oma tegevuses tõhusamaks ja võimaldavad neil selleks vähem ressursse kasutada,“ ütles Kantor. „Stsenaarium, mida me ette kujutame, ei hõlma vähemate inimeste kasutamist; see hõlmab robootika ja muude tehnoloogiate kasutamist ülesannete täitmiseks, mida inimesed praegu ei tee.

Praegu on paljud tehnoloogiad veel "kontseptsiooni tõestamise" faasis, kuid Kantor märkis, et neil on olnud huvitavaid arutelusid põllumajanduse varajaste kasutuselevõtjatega. Nüüd on projekt, mis hõlmab ka inimesi Texas A&M-ist, Penn State'ist, Colorado osariigist, Washingtoni osariigist Marylandi Ülikool, Georgia Ülikool ja Lõuna-Carolina Clemsoni Ülikool valmistuvad edu saavutama aega.

"Paljud inimesed ei arva, et see on esimene koht, kus seda tüüpi uurimis- ja arendustegevust teha, kuid see on valdkond, mis – ja mul on kahju, et seda sõnamängu kasutan, aga see on tõesti vältimatu – on tõesti arenguks küps,” ütles Kantor. järeldanud. "Meie tõuge on nüüd hakata kasutama neid tööriistu probleemide laiaulatuslikuks lahendamiseks."

Toimetajate soovitused

• Optilised illusioonid võivad aidata meil luua järgmise põlvkonna tehisintellekti
• See tehnika oli ulme 20 aastat tagasi. Nüüd on see reaalsus
• MIT-i uus robot suudab mängida kõigi lemmikplokkide virnastamismängu Jenga