Примечание редактора: ВИДЕНИЕ Конференция 2022 будет представлено расширенное исследование того, где инновации быстро приводят к изменениям, включая тенденции в области ценных специальных культур, программы устойчивого развития и связывания углерода, а также высокотехнологичные производственные системы с контролируемой средой. Одна новая тема на повестка дня это визуальные данные. Ниже представлен взгляд изнутри на то, как визуальные датчики и компьютерное зрение будут иметь решающее значение, чтобы помочь всей отрасли удовлетворить потребности в продуктах питания растущего населения мира.
Компьютерное зрение пережило настоящий бум. Информация, собранная с помощью данных с дронов, спутников и самолетов, собирает данные с неба. Установленные на оборудовании датчики способны измерять изменения характеристик растений или параметров почвы с помощью оптического измерения коэффициента отражения. Датчики LiDAR теперь могут измерять структуру растений в 3D.
Компьютерное зрение не только помогает агрономам с данными, но и позволяет использовать автономные машины в поле, помогая технике реагировать на ситуации на поле или даже обнаруживать препятствия. Технологии даже позволяют нам реагировать на сверхточное местоположение данные спутниковых снимков, который способен отображать детали сантиметрового уровня. Имея в своем распоряжении все эти технологии, нужны ли вообще человеческие глазные яблоки?
Как только эти камеры, датчики и спутники будут широко развернуты на полях и в теплицах, они обеспечат 100% круглосуточное наблюдение. Когда это произойдет, удаленная агрономия и в значительной степени удаленное сельское хозяйство могут стать реальностью. По мере того, как автономные машины и роботы берут на себя все большее число ролей, потребность в большой рабочей силе может отпасть. В то время как сегодня большинство фруктов и овощей собирают и упаковывают вручную, в отчете S&P Global прогнозируется, что к 2025 году системы восприятия и алгоритмы сбора позволят осуществлять автономный сбор урожая в сельском хозяйстве с контролируемой средой (CEA).
Этот бум компьютерного зрения актуален не только в сельском хозяйстве. На самом деле, как самая зрелая область современного ИИ, он проникает во все сектора экономики. Возможности, которые автоматизация визуальных возможностей открывает безграничные рыночные возможности во всех секторах. Как у людей, зрение — это наше наиболее развитое чувство — то, которое мы больше всего используем для восприятия окружающего мира. Профессор медицинской оптики Дэвид Уильямс объясняет, что «более 50 процентов коры, поверхности мозга, посвящены обработке визуальной информации».
Неслучайно часть человеческого мозга, отвечающая за анализ зрительной информации, является самой большой по сравнению с другими органами чувств. Искусственные нейронные сети являются неотъемлемой частью машинного обучения и основой современных визуальных технологий. По словам профессора Уильямса, «понимание того, как работает зрение, может стать ключом к пониманию того, как работает мозг в целом».
Визуальные технологии уже способствуют развитию продовольственной и сельскохозяйственной отраслей, которые изменят то, как мир выращивает, производит, транспортирует и потребляет продукты питания. Компьютерное зрение, возможно, является наиболее технологически продвинутой областью, когда речь идет об искусственном интеллекте. Это беспрецедентное количество визуальных данных можно использовать и обрабатывать с помощью машинного обучения, а затем передавать обратно производителям продуктов питания или автономным машинам, таким как круговые ирригационные системы. Даже после сбора урожая компьютерное зрение предоставляет технологии, которые уже используются для ключевых задач, таких как процесс сбора урожая. сортировка и сортировка фруктов и овощей, задача, которая, когда ее выполняют люди, является непоследовательной, трудоемкой, изменчивой и дорогостоящей.
Влияние этой технологии огромно. Визуальные датчики и компьютерное зрение будут иметь решающее значение, чтобы помочь всей отрасли удовлетворить потребности растущего населения мира в продуктах питания. Данные Всемирного банка показывают, что к 2025 году внедрение визуальных технологий, таких как распознавание изображений, камеры, робототехника и многое другое, сильно повлияет на большинство секторов продовольствия и сельского хозяйства. Неудивительно, что компьютерное зрение и технологии искусственного интеллекта лежат в основе нового волна перспективных технологических стартапов по многим вертикалям, включая розничную торговлю, строительство, страхование, безопасность и сельское хозяйство.
Улучшение существующих процессов как отправная точка для начала революции
Существует множество визуальных технологий, доступных производителям продуктов питания. Сюда входят любые устройства или инструменты, которые собирают, анализируют, фильтруют, отображают или распространяют визуальные данные. Эти системы предназначены для использования компьютерного зрения, машинного обучения или искусственного интеллекта для осмысления всех визуальных данных и предоставления либо действенных идей, либо автономных действий на их основе.
Недавнее отчет LDV Capital по визуальным технологиям освещает некоторые ключевые тенденции будущего, которые будут связаны с внедрением визуальных технологий среди производителей продуктов питания в течение следующих пяти лет. Самое интересное в них то, что они в основном делают акцент на улучшении и внедрении существующих технологий. Это будет не революция, а прогрессивная эволюция по мере того, как визуальные технологии станут мейнстримом. Например, в отчете указываются алгоритмы машинного обучения, использующие дроны, самолеты и спутниковые изображения с повышенным разрешением и большим спектральным диапазоном, что еще больше расширяет возможности удаленной агрономии. Кроме того, по мере увеличения скорости обработки датчики, установленные на оборудовании, позволят принимать решения на уровне предприятия, такие как точное распыление сорняков и размещение семян.
Можно ли автоматизировать каждый существующий процесс и управлять им удаленно?
С таким количеством «глаз», круглосуточно контролирующих и оценивающих растения, и визуальными технологиями, которые широко охватывают целые поля или теплицы, можно ли в ближайшем будущем управлять сельским хозяйством и агрономией удаленно? Из опыта работы с нашими клиентами я знаю, что многим производителям продуктов питания уже требуется гораздо меньше поездок в поле благодаря информации или изображениям, сделанным машинами и доставленным им. Более того, их способность решать такие проблемы, как вредители, является более целенаправленной и точной. Вместо рутинных выборочных проверок эти устройства могут контролировать 24 % урожая в течение 7 % времени.
Хотя компьютерное зрение является крупным прорывом, который изменит способ выращивания и обработки продуктов питания, это еще не все. Необходимы другие дополнительные технологии, чтобы мы могли видеть под листом и под почвой, что так же важно для получения полной картины. Например, мониторинг и анализ микробиома с помощью специальных датчиков, которые измеряют численность, разнообразие и колонизацию микроорганизмов в надземных и подземных органах растений.
Сбор, интеграция и осмысление всех этих данных станет ключевой задачей для использования возможностей растущего стека технологий, на которые будут полагаться производители продуктов питания. Производители продуктов питания всегда полагались на сотни сигналов с мест, но эти новые инструменты и платформы означают, что им потребуется систематизировать информацию из растущего числа источников. Конечная цель состоит в том, чтобы создать единую систему, которая дает полную и четкую картину, необходимую для принятия более эффективных агрономических решений на высоком уровне.