Fl-2018, ħames timijiet kabbru l-ħjar fi Sfida Serra Awtonoma innovattiva kompetizzjoni internazzjonali. Il-brim: wieħed biss mit-timijiet kien jikkonsisti minn produtturi umani b'esperjenza li joperaw il-kompartiment tas-serra tagħhom manwalment. L-erba 'timijiet li fadal kienu jikkonsistu minn esperti internazzjonali fl-oqsma tal-ortikultura u l-intelliġenza artifiċjali (AI). Huma ħadmu biex jiżviluppaw soluzzjonijiet AI biex jimmaniġġjaw l-uċuħ tagħhom mill-bogħod u b'mod awtonomu. L-għan tal-kompetizzjoni, l-ewwel Sfida Serra Awtonoma tad-dinja, kien li jmexxi skoperti fil-produzzjoni sostenibbli tal-ikel.
Wara erba 'xhur intensi, il-produtturi manwali ġew fit-tieni post. It-tim tal-ewwel post, immexxi minn wieħed mill-awturi ta 'dan l-artikolu, rebaħ b'soluzzjoni awtonoma li qed tikber li mhux biss kisbet 6% rendiment akbar u 17% profitt nett ogħla, iżda użat ukoll inqas CO2, tisħin, u dħul ta 'ilma.
Biex titgħallem aktar dwar il-kompetizzjoni u tifhem kif soluzzjoni AI tista 'tikkompeti ma' - u saħansitra tissupera - tim ta 'koltivaturi umani tas-sengħa, ejja nagħtu ħarsa aktar mill-qrib lejn AI u kif tirrelata mal-awtomazzjoni tas-serra.
L-Awtomazzjoni tas-Serra Mhi Xejn Ġdida
Għal għexieren ta ’snin, il-produtturi użaw kompjuters tal-proċess, sensuri, u attwaturi biex jimmaniġġjaw il-klima tas-serra u l-irrigazzjoni. F'xenarju bħal dan, ix-xogħol tal-kompjuter tal-proċess huwa sempliċi, billi jiddependi fuq regoli loġiċi sempliċi. Jekk it-temperatura ta 'l-arja hija ogħla minn 75 ° F, allura tiftaħ il-vent, per eżempju. Ix-xogħol tedjanti tal-qari tat-temperaturi u li jinxtegħlu u jitfu d-dwal u l-ħiters huwa delegat lill-magni.
Naturalment, l-awtomazzjoni bbażata fuq ir-regoli ma tistax tittratta ċirkostanzi mhux previsti. Iktar kruċjali, bniedem tas-sengħa jeħtieġ li jieħu d-deċiżjonijiet kollha dwar l-immaniġġjar tal-uċuħ tar-raba ', sal-punti ta' sett eżatti għall-parametri ambjentali. Biex tikseb rendiment għoli b'mod affidabbli, hemm bżonn ta 'livell sostanzjali ta' għarfien u ħila, u anke dakinhar, huwa faċli li tagħmel żbalji. Barra minn hekk, hekk kif l-irziezet jikbru, ix-xogħol ta 'monitoraġġ kontinwu tal-uċuħ tar-raba' jsir saħansitra aktar impenjattiv.
Sfortunatament, il-produtturi jafu tajjeb wisq li x-xogħol huwa l-akbar sors ta 'problemi fil-produzzjoni. Sena wara sena, fi Greenhouse Grower's L-istħarriġ tal-Top 100 Growers, il-produtturi jirrappurtaw sfidi mhux biss bl-ispiża tax-xogħol iżda wkoll bid-disponibbiltà ta 'ħaddiema tas-sengħa. Mhux ta 'b'xejn, il-produtturi qegħdin dejjem ifittxu modi biex jindirizzaw dawn l-isfidi, inklużi teknoloġiji ġodda li jistgħu jagħmlu l-immaniġġjar tas-serra aktar awtonomu.
AI Huwa Pass Lilhinn mill-Awtomazzjoni bbażata fuq ir-Regoli
Mod tajjeb biex taħseb dwar l-intelliġenza artifiċjali huwa li huwa pass lil hinn minn awtomazzjoni sempliċi bbażata fuq ir-regoli. L-AI moderna hija kollha dwar l-użu tal-matematika biex issib mudelli fid-dejta, inkluż it-tip misjub fis-sistemi ambjentali u bijoloġiċi tas-serra. Pereżempju:
- B'biżżejjed dejta dwar il-klima, il-produtturi jistgħu jużaw l-AI biex jiddeterminaw l-aħjar punti ta 'sett u jagħmlu tbassir tal-klima.
- B'data biżżejjed dwar ir-rendiment tal-uċuħ tar-raba ', il-produtturi jistgħu jużaw l-AI biex jiġġeneraw tbassir tar-rendiment
- B'data ta 'immaġni biżżejjed, il-koltivaturi jistgħu jużaw l-AI biex jikxfu pesti u mard.
Xi tipi ta 'AI jistgħu saħansitra jitgħallmu minn dejta ġdida, u jagħtu riżultati inkrementalment aħjar matul iż-żmien.
Billi tkun kapaċi tipprovdi għarfien aktar profond f'operazzjonijiet ta 'serra ta' kuljum, l-AI tista 'tintuża biex tappoġġja teħid ta' deċiżjonijiet espert u tagħti s-setgħa lill-produtturi b'mod sinifikanti. Wara kollox, l-aħjar riżultati jiġu minn taħlita maħsuba ta 'intelliġenza umana u intelliġenza artifiċjali.
L-approċċ ibbażat fuq id-dejta tal-AI jista 'wkoll jiġi kkombinat mal-approċċ klassiku bbażat fuq ir-regoli, li jippermetti grad ħafna ogħla ta' awtomazzjoni tas-serra minn qatt qabel. Fil-qosor, il-koltivaturi jistgħu jużaw l-AI biex awtomatizza bosta kompiti operattivi memorjali, u jgħinu biex itaffu l-kwistjonijiet kroniċi tax-xogħol li jisfidaw l-industrija.
Id-Dejta hija l-Fjuwil għall-AI
Kemm l-AI hija dwar algoritmi matematiċi, hija wkoll dwar dejta. Kuntrarju għat-twemmin popolari, uħud mill-aktar algoritmi komuni użati fl-AI ilhom jeżistu għexieren ta ’snin. Lanqas biss huma kkumplikati ħafna. Iżda għall-itwal żmien, id-disponibbiltà tad-dejta - flimkien ma 'saħħa tal-komputazzjoni aċċessibbli meħtieġa biex tiġi pproċessata d-dejta - kienu fatturi li jillimitaw.
Ħa żvilupp reċenti fil-ħardwer tal-kompjuter biex jinfetaħ il-potenzjal tal-AI. Ir-rivoluzzjoni tal-ismartphone, imqanqla minn Apple fl-2007, ħolqot ekosistemi tal-manifattura u ktajjen tal-provvista kompletament ġodda fuq skala globali. Dan biddel l-ekonomija fundamentali tal-ħardwer tal-kompjuter, apparentement mil-lum għal għada. Komponenti ewlenin tal-ħardwer, bħal mikroproċessuri, radji u sensuri, saru b'mod irħas b'mod irħis, iżgħar u aktar qawwi. Il-ħruġ ta ’dejta mhux ipproċessata nbidel f’għargħar. L-abbundanza l-ġdida ta 'dejta u qawwa tal-komputazzjoni għenet biex tittrasforma l-AI minn kurżità ta' riċerka bi ftit applikazzjonijiet kummerċjali f'bidla teknoloġika tal-baħar.
IoT Iġib Abbundanza ta 'Dejta
Fil-bidu tat-tmeninijiet, studenti gradwati fl-Università Carnegie Mellon f'Pittsburgh iddejqu meta trekking lejn magna tal-bejgħ tal-Coca-Cola biss biex isibuha vojta. Huma mmodifikawh sabiex ikun jista 'jirrapporta l-inventarju tiegħu fuq l-Internet. Meta għamlu dan, ivvintaw l-ewwel apparat tad-dinja konness mal-Internet.
Illum, biljuni ta 'apparati, kbar u żgħar, mill-elettronika għall-konsumatur għal magni industrijali, ingħaqdu ma' dik l-ewwel magna tas-soda billi ġew konnessi mal-Internet, u ffurmaw dak magħruf bħala l-Internet tal-Oġġetti (IoT). Dak li hu sinifikanti huwa li, għall-kuntrarju tal-ġenerazzjonijiet preċedenti ta 'ħardwer - inklużi bosta soluzzjonijiet komuni ta' awtomazzjoni tas-serra - l-apparati IoT jużaw l-istess tipi ta 'formati ta' dejta u protokolli ta 'komunikazzjoni bħal dawk użati x'imkien ieħor fuq l-Internet. Billi tistrieħ fuq l-istandards globali tal-Internet, jista 'jkun iktar faċli li tiskambja dejta ma' apparat IoT mingħajr ma tkun teħtieġ ħardwer żejjed biex tgħaqqad minn tip ta 'sistema għal ieħor.
Flimkien, l-AI u l-IoT huma teknoloġiji komplementari. Il-hardware IoT jgħin lill-produtturi jiġbru dejta mhux ipproċessata mis-serer aktar faċilment. U s-softwer AI jgħin lill-koltivaturi jagħmlu sens ta '- u jaġixxu fuq - dik id-dejta biex itejbu l-produzzjoni tal-għelejjel.
Studju ta 'każ: Is-Suċċess ta' Kenneth Tran fl-Isfida Awtonoma tas-Serra
Dr Tran: Fl-2018, jien kont riċerkatur tal-AI fil-Microsoft Research ħdejn Seattle, naħdem fuq tip aktar ġdid ta ’AI magħruf bħala tagħlim ta’ rinfurzar. Hemmhekk bdejt sforz ġdid biex napplika r-riċerka tagħna għall-qasam tal-agrikoltura ta 'ambjent ikkontrollat. Bl-hekk imsejjaħ proġett Sonoma, ikkollaborejna ma 'xjenzati tal-pjanti fiċ-Ċentru ta' Riċerka Harrow f'Ontario, il-Kanada, u spiċċajna nikkompetu fl-ewwel Sfida Internazzjonali Awtonoma tas-Serra, organizzata minn Wageningen University & Research fl-Olanda.
F'din l-isfida, kull tim kabbar ħjar f'kompartiment ta 'serra ta' 315 pied kwadru għal tul ta 'madwar erba' xhur. Dawn il-kompartimenti kienu mgħammra b'kompjuters ta 'proċess standard, sensuri tal-klima, u attwaturi. Bl-użu ta ’interfaces diġitali IoT (REST APIs), il-programmi AI tagħna jistgħu kontinwament jaqraw id-dejta mis-sensuri, jiddeterminaw l-aqwa setpoints, u jibagħtu setpoints lura lill-kompjuters tal-proċess - fuq l-Internet kollu (ara l-figura hawn taħt). Aktar dettalji dwar l-isfida u r-riżultati tagħha jistgħu jinstabu f'artikolu minn Hemming et al. (2019).
Minkejja n-nuqqas ta 'esperjenza tagħna fit-tkabbir tal-ħjar u l-prototip tal-istadju bikri ħafna tagħna, is-soluzzjoni awtonoma tagħna tat-tkabbir kienet kapaċi tirbaħ il-kompetizzjoni. Saħansitra qbiżna t-tim tat-tieni post, it-tim ta ’referenza magħmul minn produtturi Olandiżi esperti, b’rendiment ta’ 6% ogħla. Dak il-marġini ta 'rendiment kien ekwivalenti għal żieda ta' 17% fil-profitt operattiv.
It-tim ta 'referenza wettaq prestazzjoni ħażina? L-anqas xejn. Huma marru tajjeb ħafna, skond ħafna esperti. Ir-rendiment tagħhom kien kważi 50 kg / m2 fil-medda ta 'erba' xhur, li huwa l-ekwivalenti ta 'kważi 150 kg / m2 kull sena. Dan huwa meqjus bħala rendiment għoli għal serra kullimkien fuq il-pjaneta.
Bħala riżultat tal-Isfida Serra Awtonoma, waqqaft Koidra fl-2020 biex nibni direttament fuq it-tagħlim tagħna u nimbotta aktar l-aktar teknoloġija avvanzata fl-AI u l-IoT għall-agrikoltura u applikazzjonijiet oħra ta ’kontroll industrijali.
Tistaqsi l-Mistoqsijiet it-Tajbin Dwar l-AI u l-IoT
Illum, aktar produtturi tas-serra huma lesti u lesti li jadottaw l-AI u l-IoT. L-isfida ewlenija hija li tagħmel sens tal-prodotti fis-suq u li tkun kapaċi tgħaddi mill-kliem kollu dwar il-kummerċ. Ħafna kumpaniji jiddikjaraw bil-ħerqa li għandhom algoritmu AI jew apparat IoT li se jaħdem għas-serer.
Hawn huma xi konsiderazzjonijiet ewlenin li għandek iżżomm f'moħħok meta tevalwa s-softwer AI u l-hardware IoT:
- Prestazzjoni: Il-koltivaturi għandhom ikunu jistgħu jaraw benefiċċji konkreti fid-dinja reali. Staqsi: L-AI ġiet ippruvata fil-produzzjoni kummerċjali biex ittejjeb ir-rendiment u l-effiċjenza tar-riżorsi? Taħt liema kundizzjonijiet? X'inhu r-rekord tal-kumpanija fl-iżvilupp ta 'softwer AI u IoT?
- Disinn AI: L-iktar soluzzjonijiet effettivi tal-AI jikkombinaw l-aħjar intelliġenza umana mal-aħjar intelliġenza artifiċjali biex jieħdu deċiżjonijiet. Staqsi: Il-mudell tal-AI kif juża l-korp eżistenti ta 'għarfien? Kif tiżgura li l-prestazzjoni titjieb maż-żmien b'aktar dejta?
- Disinn tas-softwer: Il-koltivaturi għandhom jibqgħu fil-kontroll tal-operazzjonijiet tas-serra. Staqsi: Liema prinċipji tad-disinn tas-softwer jintużaw biex jiżguraw is-sigurtà tal-uċuħ? Nista 'naqleb faċilment bejn il-modi manwali, ta' rakkomandazzjoni, u tal-awtopilota l-ħin kollu?
- Sjieda tad-dejta: Il-koltivaturi għandhom ikollhom id-dejta tagħhom u jevitaw "il-lock-in tal-bejjiegħ." Staqsi: Nista 'nimporta dejta faċilment minn sistemi oħra? Nista 'nagħmel backup u nesporta d-dejta tiegħi stess? Hemm APIs li jippermettu aċċess għad-dejta diretta u integrazzjonijiet personalizzati? Nista 'nuża softwer u ħardwer minn bejjiegħa differenti, issa u fil-futur?
L-AI u l-IoT Jistgħu Jawtorizzaw lill-Koltivaturi
F’dinja li fiha riżorsi kritiċi - l-ilma u l-enerġija, kif ukoll il-ħin, il-flus u l-ħaddiema tas-sengħa - qed isiru aktar skarsi, jagħmel sens li tesplora teknoloġiji ġodda biex ittaffi dak il-piż. Kif tgħallimna mill-Isfida Serra Awtonoma, il-produtturi tassew jistgħu jiksbu rendiment akbar u effiċjenzi ogħla fl-użu tar-riżorsi bl-użu ta 'softwer AI u hardware IoT. Barra minn hekk, dawn it-teknoloġiji jkomplu jiġu żviluppati u avvanzati b'pass mgħaġġel.
Fl-aħħar mill-aħħar, l-AI u l-IoT jistgħu verament jagħtu s-setgħa lill-produtturi tas-serra - biex jieħdu deċiżjonijiet aħjar, biex jagħmlu aktar b’inqas - biex ikabbru l-ikel tad-dinja b’mod aktar sostenibbli.