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识农总监窦文祥:人工智能在农业上的应用

农世界网     2019-09-07 来源:农世界网

识农总监窦文祥

农世界网9月5日现场报道,“Wagri 2019广州世界农业博览会”(中文简称:世农会)在当天上午9点成功召开,深圳识农智能科技有限公司(以下简称“识农”)受邀参加此次世农会,并在现场设有展位。

在上午的智慧农业技术应用论坛分享环节中,识农总监窦文祥发表了“人工智能在农业上的应用”的主题演讲。

演讲全文如下(由农世界网整理,内容有删减):

今天来给大家汇报一下,我们识农在做这个工作。

今天大家汇报的工作主要是两个内容,一个是大家都知道人工智能。那什么是人工智能?再一个是人工智能在农业上我们是怎么应用的。

提到人工智能,可能大家都知道不得不提的两个事情。一个就是在16年有一个叫Alpha Go的人工智能,它以4:1的成绩战胜了李世石。当时大家觉得我们人类还有点尊严是吧,毕竟还是赢了一场。但是过了一年,它就以3:0的成绩横扫我们人类。

大家都觉得Alpha Go太厉害了,有没有什么比AlphaGo还要厉害的呢?仅仅过了大概五个多月六个月的时候,然后Alpha Go的家族又出现了新的人工智能,它叫Alpha Zero。大家都说Alpha Zero要比AlphaGo还要强一个版本,那强在哪里呢?主要是因为Alpha Go还是在人类棋谱的基础上进行学习,这个是什么意思呢?就说Alpha Go是学习我们现有的人类棋谱,把整个棋谱学习完之后,然后你再跟它下棋的时候,他就把以前的棋谱调出来跟你对弈。

还有一点就是Alpha Zero它是不需要人来启动,这什么意思呢?就是说你只需要交给它下棋的规则就好了。比如说下象棋的时候,大家都知道马走日象走田,这样的话,Alpha Zero它只需要学会这些规则,然后它可以自己跟自己来下象棋,这样的话就不断地积累它的棋谱数据。

再一个Alpha Go它是选择不同的胜算的版本,然后不断的就是你每走一步它要更新一个版本。但是Alpha Zero也有,它只是可以去更新一个神经的网络,所以它效率会更高。再一个Alpha Go它是通过改变棋盘的方向学习,但是这个是什么意思呢?大家都知道Alpha Go更多的是用来下围棋,但是Alpha Zero它可以下将棋,可以下国际象棋,所以说Alpha Zero更通用一些。

识农产品方案

Alpha Go和Alpha Zero都是人工智能的代表,到现在我们对人工智能有各种不同的定义,我这里就截取了国际人工智能协会他们的一个定义,他们认为人工智能是使用计算机和机器人来模拟人的学习、思规划、并且做推理决策的能力,然后使机器人具有或者是超越人类智能的行为。

人工智能可能大家觉得这个行业现在比较火比较新,其实人工智能在很早的时候就已经提出来了。在1956年在美国的达特茅斯学院,当时有计算机这个行业的其他专家,他们当时提出了一个概念,叫“人工智能”的概念。当时是第一次提出来,因为当时的算力还有一些算法不是很完善,所以说当时的人工智能没有表现出特别厉害、特别明显地方。

但是随着一些算力也随着一些算法不断的提升,这个是到了16年刚才前面开头讲的Alpha Go、Alpha Zero,顿时让大家对人工智能有了另一个认识,所以说现在很多人在提人工智能的元年、时代。

人工智能要在农业的应用,现在已经应用得比较成熟了。我们知道法国的葡萄机器人,大家都知道法国的葡萄酒各个品牌都比较好,其实它们在葡萄这个行业里面有大量的科技含量在里面,其中一个就是葡萄机器人。这个机器人就整天在葡萄园里面走来走去的,然后它可以监测土壤的环境、温湿度、可以对土壤的肥力情况进行监测,指导后面的施肥;同时它还可以进行简单的一些修剪,比如说葡萄的嫩枝、嫩稍。

葡萄园里的机器人(图片来源于网络

刚所说的人工智能的产品或者说在农业上应用的这些东西,都需要很多的大量AI硬件来做支撑。那有没有说我们能用普通的手机,普通的农户、普通老百姓也能用的产品呢?

在这个方面国家也提出了相应的口号和政策。比如说在2018年的时候,李克强总理就提出来说:怎么把手机变成农户的新工具,我们识农就是响应国家的号召,叫做怎么把手机变成农户的新农具。我们所做的工作就是用手机来识别病虫草害,叫做:手机扫一扫就能识别病虫草。

我们识农在做什么?我们现在的第一个版本,我们主要是针对柑橘的识别,还有杂草的识别。现在我们柑橘的识别,我们能识别200种柑橘的病虫害。杂草我们能识别一千种的农田杂草。

我们现在可以实现秒速的识别,我们识别出来之后,我们还要给农户推荐相应的管理方案、种植方案、农技方案,让他更好的服务他的种植。

在座的都是农业同行,他们有一些说我们比较复杂的病虫害,我们看不出来,这种情况怎么办?我们还有人工干预的环节,就是说你可以提交更多的资料给到识农,通过专家给你做进一步的解答。

刚才我们说了我们能做这个工作,我们是怎么做的呢?我这里要给大家讲一个图片可视化技术。这里给大家讲一个“维”概念,什么叫“维”?我们说的“一维”、“二维”、“三维”、“四维”或者“六维”、“八维”,空间的“维”我们都很清楚,但是我们的手机现在拍的都是数码照片,那数码照片它的“维数”是什么样的?

我们就以这张图片为例,它是RGB模式的一张图片,它是2048×1536,我们手机每张数码图片都是由像素来构成的。长乘宽,就是2048×1536,色彩是由三原色构。,然后这是刚才是长乘宽,我们再通过另外一个角度,后面或者前面,再通过三原色的方向来描绘,这样的话这一张数码图片的维度就是2048×1536再乘以三,那这个维度就太大了对计算机来说,它处理的时候就需要很大的算力。

这个时候我们怎么办?我们就要进行一种降维的技术,因为维度越高,对计算机的要求越高。我们就采用降维的方式来处理。我们的算法工程师通过不同的降维的方式,我们发现通过LDA进行降维处理之后,我们把图片都可以分析得很清楚。

大家也可以看到这些,刚才上面这些都是杂乱无章地混杂在里面的,是没有办法分清楚每一个种类。但是我们通过LDA处理之后,然后每一个都能分得很开,就代表分离清楚了。

这个是野豌豆属,这个是蒿属,我们国家第一个获得诺贝尔奖的青蒿素,我们拿它做的一个降维处理,这边是狗尾草属,我们做了这三个属。然后我们发现狗尾草属相对来说效果好一点。

刚才说的是一个降维,我们再反方向思考一下,我们在通过加一个维度之后,我们发现在立体空间下,达到了我们完全达到了我们想要的效率,每一种颜色代表1个一个种,然后就可以把它很清晰地分类了,这样会达到我们想要的目的。

识农小程序操作界面

据了解,识农是互联网农业服务平台大丰收旗下孵化的一家专注于AI识别技术及智能化推荐方案的农业科技企业,已搭建了百万级的图片数据库,与10余所农业院校、农业科研院所深度合作。用户可通过微信小程序进入识农病虫草害识别操作界面。

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