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美国政府拨款2000万美元资助利用人工智能技术改善作物和农业生产

美国政府拨款2000万美元资助利用人工智能技术改善作物和农业生产

  • 分类:行业新闻
  • 作者:慧诺瑞德
  • 来源:本站
  • 发布时间:2021-08-02 11:56
  • 访问量:

【概要描述】美国政府拨款2000万美元资助利用人工智能技术改善作物和农业生产

美国政府拨款2000万美元资助利用人工智能技术改善作物和农业生产

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最新的人工智能技术将使研究人员能够开发单个作物和整个农田的数字孪生(digital twins),帮助植物育种者改进作物品种,帮助农民提高产量。

 

一家新的人工智能研究所背后的研究人员表示,在世界人口增加、耕地减少和气候变化的情况下,他们的工作可以加快农业的生产力和可持续性。

 

美国国家科学基金会和美国农业部国家粮食与农业研究所正在通过为期五年、合计2000 万美元的基金支持研究人员的想法,以建立一个人工智能弹性农业研究所(AI Institute for Resilient Agriculture, AIIRA – “eye-rah”),总部位于爱荷华州立大学。该研究所是要资助的的 11 个人工智能研究所之一。

 

美国国家科学基金会主任 Sethuraman Panchanathan 说:“我很高兴宣布成立新的 NSF 国家人工智能研究所,因为我们希望将业务扩展到所有 50 个州。” “这些机构是学术界、工业界和政府加速人工智能发现和创新的枢纽。在这个重要领域,到处激发人才和想法将带来新的能力,改善我们的生活,从医学到娱乐,再到交通和网络安全,并使我们成为竞争和繁荣的先锋。”

 

新研究所加入了先前于 2020 年 8 月宣布的七家机构。它们都是 3.6 亿美元(今年 2.2 亿美元,去年 1.4 亿美元)联邦资助的一部分,旨在开发满足国家需求的人工智能研究中心。

 

“AIIRA 正在召集科学家和农民、工业和政府来调整这些技术,并鼓励采用它们来更有效地改变农业,以满足我们不断增长且日益受到气候挑战的地球的需求,”项目负责人在一份摘要中写道。

 

爱荷华州立大学的 Baskar Ganapathysubramanian 将领导一个耗资 2000 万美元的新AI农业研究所,该研究所将使用高性能计算机、机器人、无人机、现场传感器和其他技术来改善农业生产。Photo by Christopher Gannon.

 

Baskar Ganapathysubramanian,爱荷华州立大学的 Joseph C. 和 Elizabeth A. Anderlik 工程学教授,将领导该研究所。它将包括来自爱荷华州立大学、卡内基梅隆大学、纽约大学坦登工程学院、亚利桑那大学、内布拉斯加大学林肯分校、乔治梅森大学、密苏里大学和爱荷华州大豆协会的合作者。

 

该研究所还包括来自科技和农业行业、政府、商品集团和其他组织的合作者。

 

“这些是任何人都无法回答的问题,”Ganapathysubramanian 说。“我们需要工程师、数据科学家、植物科学家、社会科学家、农民、教育工作者和企业家。AIIRA 将把所有这些专业知识结合在一起。”

 

爱荷华州立大学校长温迪·温特斯汀说,新学院的大学基地已经拥有很多这样的专业知识。

 

“AIIRA 非常适合爱荷华州立大学,因为它利用了我们在植物科学、工程和技术方面的核心优势以及我们的协作创新文化,”她说。“与我们的合作机构一起,爱荷华州将推动农业进步,这将对爱荷华州和全国的农民、企业家和工业产生强大的影响。”

 

美国农业部 NIFA 主任 Carrie Castille 表示,新研究所将“利用爱荷华州立大学等美国赠地大学的科学力量”。而且,她说,“这些创新中心将加快我们满足未来农业劳动力关键需求的能力,提供公平和公平的市场准入,提高营养安全并为气候智能型农业提供工具。”

 

大创意——“预测性数字孪生”

AIIRA 想法的插图——标题为“部署数字孪生”——展示了两种研究场景:

 

显示植物和田地数字孪生概念的图形

 

1) 育种尺度的场景描绘了一株从一块棕色土壤中生长出来的植物,它的五片叶子是健康的绿色。然后有一个箭头指向一棵相同的植物,但这是一个电蓝色,高亮显示数字网络。中间是一个准备检查植物的机械臂。

 

2) 生产规模的场景描绘了棕色条纹田野上一排排整齐的绿色植物。相应的数字孪生体全部为蓝色阴影。在飞行之间,一架无人机在真实领域和数字领域之间发送数据。

这些场景说明了 AIIRA 研究人员将如何不断地将来自生物植物和农田传感器的实时数据——包括天气数据、土壤水和氮测量、土壤和地形图、地面和无人机成像和卫星信息——提供给预测性数字孪生。

 

此外,数字孪生将加载对植物生长和发育的最新了解。

“这将是真实系统的功能性虚拟表示,”该研究所副主任、爱荷华州立大学机械工程副教授、沃尔特·W·威尔逊工程学院研究员 Soumik Sarkar 说。“有了它,我们可以在虚拟世界中运行各种假设场景并做出决策,当我们对结果感到满意时,我们可以将这些决策应用到现实世界中。”

 

由于每年的生物数据都可以创建数百个基于现实的模拟,因此项目摘要说:

  • 科学家们将深入了解植物遗传学和生理学,同时更有效地培育能够适应不断变化的环境和新出现的病虫害的植物。
  • 农民将优化种植决策和肥料、灌溉和杀虫剂的应用,以最大限度地提高利润,同时最大限度地减少对环境的影响。
  • 政府将确定哪些作物和做法最适合区域和国家规模,制定政策,并进行区域和国家有害生物监测。
  • 农业公司将创造更有效的精准管理产品并生产适应气候变化的作物品种。
  • 而且,农村企业家将受到人工智能推动的创新和经济发展的激励。

 

增长的投资

AIIRA 将使用无人机和机器人来收集现场数据并照料植物。

 

机器人和无人机收集数据

 

Sarkar 说,其中一些人工智能和数字孪生的应用已经开始在制造和制药行业中应用。

 

“巨大的飞跃正在将其带入自然或生物世界,”他说。

 

随着时间的推移,这种跳跃可能会带来巨大的回报。

 

“这有点像投资组合,”爱荷华州查尔斯·F·柯蒂斯农业和生命科学杰出教授、爱荷华州玉米推广委员会遗传学主席、贝克农业创业学者和爱荷华州立大学董事帕特里克·施纳布尔(Patrick Schnable)。

 

“当你投资股票和债券时,你试图根据个性化的财务信息提出最佳投资组合,”他说。“通过这个项目,通过在现实世界中几乎没有影响的情况下种植作物,您可以找到正确的植物品种和管理实践组合,以生产出最好的作物。”

 

爱荷华州农学助理教授 Arti Singh 说,人工智能技术还没有使农业成为可能。植物、土壤和天气传感器的改进,以及机器人和无人机等自动化设备,现在可以收集实时数据并传输足够的数据,以构建能够预测农业生产过程的有用数字双胞胎。

 

预测新作物品种的表现也是如此。

 

“育种如何应对2050 年的环境压力?”爱荷华州立大学农学教授兼大豆育种拜耳主席 Asheesh (Danny) Singh 问道。“AIIRA 可以帮助我们通过根、茎、叶和繁殖的正确组合来优化植物。”

 

该研究所还将教育学生、科学家、商人和农民了解并使用这些新的数字工具来帮助他们做出更好的决策。该研究所的领导人写道,“致力于通过向所有人提供人工智能的力量来加快当今农业的进步、生产力和可持续性。”

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