聯合國預測，到2050年，世界人口將從目前的76億增加到98億。從這個角度來看，全球收獲倡議（GHI）預計，世界糧食生產國將需要增加70%的產量，以適應人口增長。此前GHI數據曾顯示，從2005年到2019年，農業就業人數預計減少5800萬人，減少了11%的農業勞動力。這對農民來說是一個巨大的挑戰，他們試圖找到熟練的勞動力來提高產量，但是目前除開中國這個農民人口還是占據一定份額的國家，其余國家可供農業生產的人口占比非常小，農業正面臨危機。

 

 

    農業產業需要學習如何通過采用更有效和可持續的生產方法，以更少的成本做更多的事情。機器人技術和人工智能可以為更光明的未來開辟道路。

 

    國外有專家早就提出，使用傳統和專有的機器人硬件以及復雜的軟件來擴展工業機器人增值的領域，同時農業機器人技術通常涉及針對特定任務或特定類型作物的定制設備，因此一般都是復合式使用。例如協作機器人和AGV在大棚內的應用，在國外如今就被許多農業從業者逐漸認可。

 

    自動轉向聯合收割機使用傳感器融合、機器人技術和人工智能來自動執行許多精確農業的收割任務。在整個北美，農民們正在接受這項技術并相信這些數據。因為單一的機械化已經越來越難以滿足農業發展的要求，越來越少的人力限制了生產力的進步。隨著垂直農業的發展，為了適應更廣泛的機器人以及機械化，農業生產的人們采用了受控環境區（CEA）技術來種植糧食。

 

    無法控制的天氣和農業條件現象得到了這項技術驅動型創新的解決方案的幫助。迄今為止，摩天大樓、使用過的或廢棄的倉庫以及集裝箱都被改造成了農田。在這片農田中，環境受到控制，與溫室相似的技術得到應用。使用人工照明增強自然光在這里并不罕見。最近，LED燈也用于模仿日光來促進食物的生長，他們用AGV與協作機器人的組合，進行農田的撒播、收割以及采摘，可見，技術的的確確改變了糧食種植業。

 

    令人驚喜的技術進步

 

 

    我們生活在計算機時代，由計算機驅動的機器是新的勞動力。完全依賴人工的工作正在減少。我們現在所處的時代是拖拉機和其他農用機器自動駕駛的時代，再也沒有什么事情是一成不變的了。在過去的二十年里，農業經歷了巨大的變化；人們會驚訝地發現：人工智能正以驚人的方式重新塑造著糧食種植業。

 

    這是個好消息，因為機器智能肯定會降低與人工相關的低效率。令人驚訝的是，甚至是在農業領域，這些技術進步是如何在自動更新上運行的，因此專業提出精準農業的概念。

 

    精準農業是借助新型機器，在控制成本的同時優化產量，促進和保持可持續性。這包括保護環境、保護土地、水和空氣，減少浪費。減少使用農藥、化肥和其他化學品，減少燃料消耗，減少碳排放，節約更多的自然資源和能源，一代又一代的地球未來居民將依靠它。

 

    通過垂直農業，城市地區不需要再全部依賴農村地區的食物消費，雖然城市地區的人民缺乏大面積的耕地，但他們可以利用高層建筑中的空間，廢棄的區域或是創造一些地方來種植食物。

 

 

    在不同時期在灌溉和施肥所浪費的滯后時間已經改為灌溉施肥，即施肥和灌溉相結合的過程。將肥料添加到灌溉系統中，是商業種植者最常使用的。

 

    但機器人要想抓住某個物體并與之互動，不僅需要能夠識別環境中的物體，還需要了解這些物體是如何在機器人要想抓住某物并與之互動，不僅需要能夠識別環境中的事物，還需要了解環境中的這些物體是如何在物理上相互聯系的，它們彼此之間的連接方式，如葡萄藤上的水果或蔬菜。然后，系統需要了解這種關系如何通知機器人如何抓住并從其環境中移除物體，把握規劃是一個基本要素，因此，從某個角度上來說，機器人應用于農業比工業更加復雜。

 

    雜草控制變得更加容易

 

    對于小型農場來說，人類對雜草控制所付出的努力是很見成效的。這是因為人們要花時間去“看到”和消除整個農田中的雜草。要實現大規模食品種植的這一目標，人們根本無法承擔起所需的時間和資源。因此，人們需要使用除草劑和設計機器人來幫助控制雜草。

 

    定期噴灑會在農場周圍留下大量不必要的除草劑，這既浪費資源又浪費勞力。而這個解決方案將是一個僅針對雜草的雜草控制過程，快速，高效，并且對農場產量沒有影響。

 

    隨著視覺和協作噴霧機器人的出現，計算機視覺和機器學習相結合，重新定義了雜草控制。視覺和噴霧智能機器是控制雜草的新方法，因為它可以消除90％的除草劑，同時確保清除雜草。它具有“感知和決定”的功能，使其可以看到每個植物并決定對它們進行適當的處理，機器噴嘴可以在機器自主駕駛經過時實時清除不需要的雜草。

 

    機器人植物嫁接提升效率

 

    人工智能追求的就是速度、效能和便利性。使用人工智能，機器人可以處理令人類感到壓力的任務。根據一份報告所說，蔬菜專家Richard Hassell領導了克萊姆森大學的海岸研究和教育中心的一個科學家小組，他們曾推出了一種機器人系統，可以將抗病的根系移植到茁壯的植物頂部，速度之快就像你說完一句話一樣。

 

    另一方面，農業無人機能使農民和無人機飛行員提高效率，比如農作物監測、農作物種植、畜牧管理、農藥噴灑、灌溉繪圖等等。無人機可用于土地偵察，植物斑點病處理和一般的農場管理。精細農業希望能利用新技術來提高農作物的產量和盈利能力，同時降低種植作物所需的傳統投入（土地、水、肥料、除草劑和殺蟲劑）。

 

    在農業應用上，自動化和人工智能將有助于減輕農業勞動力老齡化和尋找不那么繁重工作的外地工人數量減少的影響。自動駕駛的農業機械和無人駕駛飛機意味著農民可以少花時間觀察前方的道路，多花時間關注前方通往更可持續的收成和利潤的道路。數據挖掘和預測分析將成為貿易的常用工具，使農民能夠做出更好的決策，最大化資源，優化產量。據預測表示，機器人和機器學習有助于促進新的、更可持續的農業方法，將農業帶到內部和新的高度，以節約資源、減少化學品和縮短上市時間。

 

    更潔凈的農產品

 

    清潔是食品生產商持續面臨的挑戰。軟機器人已經超越了以往，以確保其鉗子達到更高的食品安全水平。該夾持器使用按照嚴格標準制造的外科級聚合物材料的專利混合物，并滿足美國食品藥品管理局（FDA 21 CFR）、歐洲食品接觸材料法規（EC 1935）和日本衛生、勞動和福利部的要求。

 

    通過追求特殊作物行業中一個最大的未滿足需求，機器人用于農業讓很多人得到獲利，例如協作機器人在農業中應用，其番茄收入的30%到40%直接用于支付勞動力。農場主表示：做一個收割機的工作對身體要求很高，這是一項艱巨的工作，是一項季節性的工作，尋找勞動力以滿足需求的能力日益成為一場斗爭。

 

    而一個設計用于在緊湊空間工作的協作機器人，像室內溫室，安裝在一個移動平臺上，配備了計算機視覺和機器學習，以便沿著一排植物自主移動時挑選成熟的農產品，就是非常好的解決辦法。

 

    如果種植者有一天能摘下來，第二天就把它放在雜貨店的貨架上，那就是營養價值和風味的頂峰！這就是農業市場消費趨勢的發展方向。人們在飲食中需要新鮮的農產品，但是，要生產出質量、營養價值和口味始終很高的新鮮農產品，意味著種植者需要在食品消費地附近開始生產。目前，果蔬的物流供應線比較長，可以吃到產品的保質期，降低最終客戶的體驗。

 

    對安全可靠的食物供應的信心是人類的基本需求。但人口增長、勞動力短缺和土地退化威脅著可持續性。農業產業需要用更少的錢做更多的事，因此機器人相關技術和人工智能正在迎接挑戰。而3D視覺和人工智能的突破，無疑能夠在農業領域，更加具有可操作性。

 

    農業市場未來可期

 

    有學者曾提到，第四次工業革命，會是以人工智能，清潔能源，機器人技術，量子信息技術，可控核聚變，虛擬現實以及生物技術為主的技術革命。

 

    當前國際分工的主要特點是： (1) 發達國家之間工業部門內部的分工向縱深發展，普遍實現產品專業化、零部件專業化、工藝專業化的分工。(2) 發達國家與發展中國家間，傳統的工業國與農業國之間的分工形式雖然存在，但已大大削弱。占主導地位的是工業部門內部勞動密集型產品 (或工序) 與資本和技術密集型產品 (或工序) 之間的分工。

 

    國際分工的發展，使社會勞動得到了節約，勞動生產率也得到了提高，但農業的地位始終是貫穿從第一次到第三次工業革命的，機器人和相關機械化也最后會回到農業。

 

    我們的工作正漸漸被機器人所接管，無法否認，機器人技術的發展是大勢所趨，機器人技術的發展會影響到任何行業。除了提高效率，機器人還能確保流程和產品的效率和有效性，減少滯后時間和增加產量。

 

    同時，對安全可靠的食物供應的信心也是人類的基本需求。但人口增長、勞動力短缺和土地退化威脅著可持續性，農業產業需要用更少的錢做更多的事。機器人技術和人工智能正在迎接挑戰，因為農場學著像精益工廠一樣運轉。高科技、清潔、數據豐富，為更可持續的未來服務。

 

    總之，我們可以選擇關注這種可能會引發人們失業的未來發展趨勢，也可以選擇接受這種變化。事實上，機器人+視覺系統就是食品種植的未來，而人工智能正在推動。