人工智能在农业上的应用探讨

王红梅

（衡水学院电信学院 河北 衡水 053000）

人工智能是计算机科学的一个分支，目的是了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的过程进行模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考，也可能超过人的智能。如果把资本和机械动能作为大航海时代以来的全球近代化的强大推动力的话，那么，人工智能和数据将会成为下一次历史变革和科技革命的核心驱动力。而下一次的变革，已经越来越近了，或许它已经到来了，在缓慢而深刻的革新着。现阶段人工智能的发展主要受益于庞大的数据积累以及由神经网络与机器学习算法所带来的对数据处理的极大提升，从而进入了快速发展阶段。

1 人工智能在生活中的应用

1.1 近几年，人工智能逐渐被大家所熟知。自从AIphaGo在那场令人震惊的比赛上轻松的连胜世界著名棋手李世石时，人工智能就大步走进了大众的视野。人们惊叹着机器在围棋这种对智力与策略有所要求的游戏上超越了人类，人工智能也褪去了荧幕上的科幻感与神秘感，逐渐被拉入到现实生活中。而后，人工智能的非凡能力逐渐崭露头角，在各行业中生根发芽，我们的生活在科技的进步中变得越来越便利。

1.2 人工智能目前已经渗入到我们的日常生活中，每个人都在接触着人工智能，享受着大数据带来的便捷。例如，我们的手机现在已经有了指纹解锁功能，其中，手机良好的按压式解锁，就是使用了人工智能的算法，将按压的指纹多次采集，然后通过提取特征图，通过神经网络的算法进行二值化，最后将特征值输出，并与保存在手机中的用户指纹的特征值作对比，最后判断是否解锁手机。整个过程只要1秒钟，但是对手机的安全起到了至关重要的保护作用，这里面最大的功臣就是人工智能技术了，它化繁为简，通过神经网络模型将判定算法简化并优化。

1.3 车站、宾馆等地的人脸识别验证身份的机器，也是应用了最先进的人工智能技术。人脸系统主要包括四个组成部分，分别为：人脸图像采集及检测、人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别。其中因为不同个体之间的区别不大，所有的人脸结构都相似，甚至人脸器官的结构外形都很相似，导致人脸识别的难度非常大，又因为人脸的外形很不稳定，人可以通过脸部的变化产生很多表情，而在不同的观察角度，人脸的视觉图像也相差很大，所以对人脸提取特征值是一项很难的事情。而通过神经网络，可以十分精准且迅速的提取出人脸特征点，从而又快又准的进行人脸识别。人脸识别目前在支付、验票以及抓捕犯人等地方应用十分广泛且有效。

1.4 人工智能不只是在上述场景中应用广泛，在其他隐藏的场景中也有很多的应用。比如我们的手机拍照现在都有自动美颜的功能，这就是应用了人工智能的图像处理手段，将图像中的噪点识别出来并有效去除；我们用的知乎、头条等应用也是采用了人工智能的推荐算法，自适应的给每个用户推荐适合其喜好的内容；甚至我们打的很多客服电话、在淘宝上咨询的很多客服助手，都是采用的人工智能创造的虚拟智能对话机器人。可以说人工智能现在已经和各个行业广泛结合了。

2 农业发展现状

2.1 目前我国农业具有收入低、投入高、受环境与气候影响大等特点，因此不受年轻从业者的喜爱，农业劳动力流失严重。且由于农业收益低、劳动时间长，设备陈旧，影响了我们的生活根基，因此发展现代农业急需创新。

2.2 农业现在急需解决的是方法的问题。目前农业利益微薄，越来越多年轻人外出打工，老旧传统的农作方法不仅效率低，且所需人力多，已经不能满足日益发展的社会了。所以需要引进新的技术来支撑农业发展。其中，人工智能就是一个很好的革新方案，人工智能与农业的结合势必会给农业带来一股强势崛起的力量，甚至会给农业带来翻天覆地的变化。

3 人工智能应用于农业的理论探讨

3.1 人工智能，狭义的理解就是让机器具有人的智能，去做人能做的事情。但是人工智能还有另一种含义，它是一种解决问题的新颖方法。通常来说，我们并不是真正的去让机器模仿人、做和人相同的事情，而是通过人工智能这种方法探寻同一件事情，通过使用机器与算法来实现的可能性。甚至在某些人类不擅长的地方，机器的表现明显高于人(大数计算)。人工智能是一门很宽泛的科学，所以它也可以解决多种领域的问题。

3.2 在人工智能中数据很重要。通过不断地对数据进行分析、处理与归一，来得到相应的函数模型或事物发展规律。而农业中最不缺的恰好就是数据。农业是人类所从事的最古老的行业，也是经验最丰富的行业，从口述到笔录，以及节气的制定、黄历的制定等，无不是对农业的数据收集。有过农业从业经验的人都知道，影响农业的因素有自然环境、降雨、土地面积、施肥等，单靠人凭借经验分析非常的难，而这时就该机器与人工智能大显身手了。

3.3 以以色列为例，这个国家地处中东，常年战乱，绝大部分土地为沙漠，可耕种面积稀少，而且土壤非常贫瘠，更严重的是水资源异常匮乏，降雨稀少。然而，就是在这样一个生存条件恶劣的地方，以色列许多农产品竟领先于世界先进水平，有“欧洲的厨房”之称。他们是怎么做到的呢？以节水为例分析：作为严重缺水的国家，以色列人发明滴灌技术——通过装有滴头的管线将水和肥料直达植物的根部。所有的灌溉都采用计算机进行精确计算与自动化控制，并通过灌溉系统的传感器检测地下湿度与植物根茎变化，再通过数据分析来决定灌溉量。并且由可以通过大量的传感器采集数据，这种系统可以自行改变灌溉量。以色列这一套完整的灌溉系统正是将人工智能与农业相结合，来让机器智能完成人无法完成的壮举。

4 农业上应用人工智能的具体方法

4.1 前面介绍了农业应用人工智能的许多方面，我们就结合起来，探寻最优解法。首先通过以色列的灌溉系统，可以想到，不仅是滴灌，大范围的喷灌也可以使用人工智能。我们大都见过扫地机器人，其实也可以设想一种农业园喷灌机器人。此机器人工作时会先将园区扫描一遍，通过图像与传感器来计算园区有多少农作物需要浇灌，同时可以用机器底部的传感器测试各处土壤湿度，通过红外传感器测试植物的高度，以决定对每处农作物的喷水量。在浇水时，它可以根据自己的方位来调整好喷水的角度、流量与时间，并根据计算机对先前图像的分析来规划好路径完成整个园区的浇灌，而不会漏掉任何一处。并且通过网络搜寻天气预报，根据近期的天气来适当增减浇灌量。通过这样一个人工智能机器人，不仅可以节省水资源与人力，更可以达到精准浇灌的目的，保证农作物的产量。

4.2 图像识别也可以有效帮助农业。农业中有一项很大的挑战是无法准确判别农作物出现的病变是由什么引起的。如果可以通过人工智能的图像识别技术，让农民将生病的农作物拍照上传到数据库中，再由机器通过图像识别将病变植物的特征值提取出来，与自身庞大的植物病变图库匹配，可以更快且更精准的判断农作物发生病变的原因，从而可以避免农作物出现病害时，农民采取错误的手段导致浪费金钱与时间，甚至出现收成受损。人工智能技术将帮助农民迅速并精准地找出问题的根源。

4.3 人工智能除了能在陆地上进行协助外，在天上同样可以更好的帮助农业。众所周知，我们的地球周围围绕着众多的近地人造卫星，它们时时刻刻监控着地球的气候以及利用可见光谱之外的电磁波给人们提供地球表面的勘探数据。这些数据对于农业资源的分配至关重要。由于受全球范围气候变化的影响，过去很多的农耕经验早已不能适用于如今的气候。而通过多颗卫星收集大气与地表的信息，再通过机器来对这些数目众多的变量进行分析处理，并对原有的气候与地表环境进行对比，最终智能的判断不同地区应该种植何种农作物，以更加智能的方法来完成对农业的引导。