意大利米蘭理工大學(xué)數(shù)據(jù)、數(shù)字技術(shù)和機(jī)器人在田間：探索農(nóng)業(yè)4.0

　　菲利波·倫加(Filippo Renga)和馬泰奧·馬特烏奇(Matteo Matteucci)多年來(lái)一直在研究農(nóng)業(yè)中使用的數(shù)字技術(shù)。他們開(kāi)設(shè)了PoliMI綠色技術(shù)大使計(jì)劃的智能農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)分析課程，該課程涉及人工智能技術(shù)在農(nóng)藝領(lǐng)域數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用，旨在從經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略角度利用數(shù)據(jù)世界。讓我們來(lái)介紹一下它們。米蘭理工大學(xué)管理工程系教授Filippo Renga從事各行各業(yè)的數(shù)字創(chuàng)新已有23年。他是米蘭理工大學(xué)管理學(xué)院數(shù)字創(chuàng)新觀察站的聯(lián)合創(chuàng)始人，從事移動(dòng)服務(wù)、旅游、金融和農(nóng)業(yè)方面的工作。他是多篇學(xué)術(shù)文章的合著者，也是五家初創(chuàng)公司的聯(lián)合創(chuàng)始人。他目前領(lǐng)導(dǎo)金融科技和保險(xiǎn)科技創(chuàng)新、旅游創(chuàng)新和商務(wù)旅行觀察站，并協(xié)調(diào)研究中心的歐盟和國(guó)際活動(dòng)。

　　Matteo Matteucci 是米蘭理工大學(xué)電子、信息和生物工程系信息處理系統(tǒng)教授。他的研究涉及自主機(jī)器人和機(jī)器學(xué)習(xí)，特別是模式識(shí)別、機(jī)器人感知、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和信號(hào)處理。他在國(guó)際期刊上發(fā)表了 50 多篇文章，在國(guó)際書籍上發(fā)表了 25 篇文章，并為國(guó)際會(huì)議和研討會(huì)的論文集撰寫了 150 多篇文章。他負(fù)責(zé)國(guó)家和國(guó)際資助的機(jī)器學(xué)習(xí)、自主機(jī)器人、機(jī)器人感知以及智能和自主系統(tǒng)的基準(zhǔn)測(cè)試研究項(xiàng)目。

　　讓我們從一些澄清開(kāi)始。當(dāng)我們談?wù)撧r(nóng)業(yè)4.0時(shí)，我們指的是什么?比方說(shuō)，是什么讓它與農(nóng)業(yè)科技不同?

　　FR：農(nóng)業(yè)技術(shù)是關(guān)于應(yīng)用于農(nóng)業(yè)世界的所有技術(shù)：不僅是數(shù)字創(chuàng)新，還有機(jī)械、生化、工藝和許多其他類型的創(chuàng)新。特別是，Matteo和我專注于數(shù)字創(chuàng)新在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。在這種情況下，我們談?wù)撧r(nóng)業(yè) 4.0：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它是遵循工業(yè) 4.0 的范式，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(例如機(jī)械和電子)的結(jié)合，它已經(jīng)在市場(chǎng)上存在了大約 30 年，具有物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等最新技術(shù)， 傳感器技術(shù)等

　　我想馬上明確指出，盡管人們可能不這么認(rèn)為，但農(nóng)業(yè)并不是一個(gè)落后的部門;相反，機(jī)器人的最大傳播(Matteo教我這一點(diǎn))是在農(nóng)業(yè)中，尤其是在畜牧業(yè)中。例如，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，最流行的可穿戴設(shè)備是那些連接到牛身上的設(shè)備。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，提供最大機(jī)會(huì)的組成部分是互聯(lián)互通。 例如，食品運(yùn)輸車輛中的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在產(chǎn)品質(zhì)量下降的情況下將其下架;衛(wèi)星測(cè)繪可以識(shí)別水資源壓力，從而通過(guò)有針對(duì)性和更仔細(xì)的灌溉進(jìn)行干預(yù)。因此，農(nóng)業(yè)4.0是一個(gè)更加相互聯(lián)系的農(nóng)業(yè)，特別是在供應(yīng)鏈層面。

　　MM：數(shù)據(jù)的連通性和可用性還允許通過(guò)應(yīng)用基于數(shù)據(jù)的模型來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歷史化和流程優(yōu)化。 需要強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)據(jù)涵蓋了供應(yīng)鏈的所有步驟：過(guò)去，出于物流和管理原因，數(shù)據(jù)主要是在供應(yīng)鏈的最后一步收集的，而現(xiàn)在，由于連通性，它們已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)捕獲。

　　菲利波已經(jīng)提到的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是關(guān)于在需要采取行動(dòng)的地方采取行動(dòng)，需要多少就采取行動(dòng)，什么時(shí)候需要;數(shù)據(jù)連接擴(kuò)展了這種范式，因?yàn)樗试S您通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)模型對(duì)未來(lái)采取行動(dòng);今天，人工智能系統(tǒng)可以支持長(zhǎng)期決策，這要?dú)w功于農(nóng)業(yè) 4.0 實(shí)現(xiàn)的供應(yīng)鏈愿景。

　　FR：套用開(kāi)爾文勛爵的話來(lái)說(shuō)，無(wú)法衡量的東西無(wú)法改進(jìn)。這就是我們正在努力做的事情，在農(nóng)業(yè)部門使用人工智能和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)還可以支持公共機(jī)構(gòu)在該部門做出具體選擇，例如激勵(lì)措施、在流行病風(fēng)險(xiǎn)情況下進(jìn)行干預(yù)、管理超過(guò)所需數(shù)量的庫(kù)存等。這些數(shù)據(jù)也可用于證明健康特征(理工大學(xué)一些學(xué)生的一個(gè)項(xiàng)目表明，意大利的動(dòng)物比其他國(guó)家的動(dòng)物更容易受到抗生素的干預(yù))，從而在整個(gè)供應(yīng)鏈中產(chǎn)生更多的價(jià)值(想想PDO產(chǎn)品)。

　　最后，數(shù)據(jù)允許在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)意義上實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的農(nóng)業(yè)。例如，數(shù)據(jù)的可用性和連接性有利于在一個(gè)地區(qū)有未使用的產(chǎn)品可以在另一個(gè)地區(qū)使用時(shí)及時(shí)進(jìn)行干預(yù)。擁有更多的信息可以讓我們減少浪費(fèi)和花費(fèi)。

　　因此，數(shù)據(jù)是農(nóng)業(yè)4.0的一個(gè)關(guān)鍵方面。Matteucci教授，機(jī)器人在這個(gè)領(lǐng)域的作用是什么?

　　MM：機(jī)器人進(jìn)入該領(lǐng)域，特別是在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，根據(jù)定義，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需要了解環(huán)境，以便做出非常精確和及時(shí)的決策。這種類型的農(nóng)業(yè)通常被證明是非常昂貴的，并且經(jīng)常與大規(guī)模生產(chǎn)的需求發(fā)生沖突。有機(jī)農(nóng)業(yè)促進(jìn)了機(jī)器人在農(nóng)業(yè)中的使用，這涉及某些傳統(tǒng)做法的復(fù)興以及減少殺蟲劑、抗生素和化肥的使用，例如，機(jī)器人能夠自主識(shí)別雜草以清除雜草，它們可以識(shí)別水果以決定何時(shí)以及如何采摘它，并且它們能夠識(shí)別疾病的發(fā)作并報(bào)告它，等等。

　　為了更好地理解機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要性，以及它不僅在學(xué)術(shù)界引起的關(guān)注，必須牢記兩個(gè)方面：

　　1. 當(dāng)今的農(nóng)業(yè)世界面臨著兩個(gè)相互矛盾的要求：一方面，需要采取土壤保護(hù)措施和減少資源消耗;另一方面，需要為不斷增長(zhǎng)的人口增加糧食生產(chǎn)。這兩種不同的需求推動(dòng)了技術(shù)的改進(jìn)，而這可以通過(guò)使用新技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如連接場(chǎng)和機(jī)器人化。

　　2. 新技術(shù)，特別是機(jī)器人，應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，特別是在收割部門。已經(jīng)有許多收割機(jī)，例如自動(dòng)葡萄收割機(jī)或橄欖收割機(jī)，但是在收割水果之前有必要區(qū)分水果的成熟程度，需要新技術(shù)，特別是人工智能技術(shù)。

　　FR：我想問(wèn)Matteo一個(gè)問(wèn)題：您認(rèn)為農(nóng)業(yè)數(shù)字創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)是什么?

　　MM：從研究的角度來(lái)看，與我來(lái)自的其他應(yīng)用領(lǐng)域相比，農(nóng)業(yè)部門面臨著不同的挑戰(zhàn)。首先，可變性：農(nóng)業(yè)中使用的機(jī)器人在許多不同的天氣和土壤條件下處理大量作物品種。一語(yǔ)雙關(guān)，我為我作為該領(lǐng)域研究人員的熱情找到了肥沃的土壤。

　　另一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的方面是機(jī)器與生物的相互作用：植物和動(dòng)物一樣，不是人類創(chuàng)造的人工制品或物體，而是會(huì)發(fā)生變化的生物。對(duì)于人工智能和算法開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)有趣的科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　最后，另一個(gè)特點(diǎn)是多學(xué)科性：在我的工作中，與其他專業(yè)(例如農(nóng)藝師)有很強(qiáng)的交流，因此不同學(xué)科(包括工程和非工程學(xué)科)的參與度更高。