全球極端天氣頻發 「AI+農業」發展正當時
1月24日，中國無人機技術應用於德國農業領域，來自弗勞恩霍夫計算機圖形研究所的菲臘·雷使用專業軟件在顯示器上分析農業用地的無人機圖像，圖上標記表明植物生長的變化。視覺中國供圖
今年入夏以來，高溫幾乎席捲了整個北半球，極端天氣來勢洶洶。高溫、洪水、乾旱，頻率和強度不斷增加的極端天氣對全球經濟的影響是巨大的，農業首當其衝。聯合國糧食及農業組織、世界糧食計劃署等多個國際組織和機構今年4月共同發佈的最新一期《全球糧食危機報告》顯示，2023年全球59個國家和地區的約2.816億人面臨嚴重糧食不安全問題，且情況仍在持續惡化。
如何解決極端天氣威脅糧食安全這一全球挑戰？發展以「人工智能（AI）+農業」為代表的氣候智慧型農業或是一個突破口。
極端天氣頻發加劇糧食危機
《全球糧食危機報告》顯示，2023年面臨嚴重糧食不安全問題的人數比上一年增加約2400萬，已連續5年增長。2030年實現消除饑餓的可持續發展目標面臨巨大挑戰。
世界糧食計劃署指出，全球有數量龐大的饑餓人群，他們是易受氣候衝擊影響的脆弱群體。對於非洲、亞洲和拉丁美洲的上百萬脆弱人群來說，氣候變化引發的自然災害會迅速帶來糧食和營養危機。在過去10年間，世界糧食計劃署有近一半的緊急工作和恢復工作是為了應對與氣候相關的災害，總成本達到230億美元。
亞洲的農業用地僅佔世界五分之一，卻要養活世界一半以上的人口。氣候變化和糧食價格上漲威脅著地區的長期糧食安全，已有超過10億人無法獲得足夠的糧食，聯合國稱之為「前所未有的糧食緊急情況」。
當前，非洲南部大部分地區正經歷嚴重旱災，導致農作物大量減產。相關數據顯示，今年1月下旬至2月，南部非洲降雨量是40年來的最低水平。聯合國人道主義事務協調廳4月發佈報告稱，目前南部非洲有近2000萬人面臨糧食危機。
在美洲，勞動力短缺也威脅著農業發展。農民正在變老，許多人無法承擔繁重體力勞動，但年輕一代卻選擇湧入城市。勞動力不足，人力成本不斷上漲，農作物產量逐步下降。
全球性的糧食危機日益嚴峻，但世界人口總量卻在不斷攀升。據聯合國糧農組織報告，到2050年，全球必須多生產60%的糧食來養活全世界93億人口。考慮到目前的糧食產業挑戰，用常規的農業手段來達成這個目標「可能會很棘手」。
此外，近年全球氣候變化使得局勢進一步惡化，極端天氣對農業生產帶來的衝擊是全方位的。氣溫上升、降雨模式改變、旱澇頻發等現象，不僅導致農作物生長週期被打亂，還加劇了病蟲害蔓延，令農業生產變得更為艱難，傳統的農業生產方式已經難以應對這些挑戰。
聯合國秘書長古特雷斯今年4月發表影片講話時強調，「全球糧食危機需要全球採取緊急應對措施」，並呼籲貫徹落實轉變糧食體系的行動號召。在這一方面，「AI+農業」為破局做好了準備。
「AI+農業」如何破局
儘管「智慧型農業」不是一個全新的概念，但在過去幾年，AI結合農業的發展與迭代飛速推進。英國廣播公司（BBC）近日報導稱，據估計，截至2021年年底，美國農業行業87%的企業都以某種形式使用了AI。美國聯邦政府目前也正密切關注這項技術在農業中的發展，為加快在全國範圍內開發和部署AI提供財政支持。
中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所智慧農業創新團隊研究員李文娟接受中青報·中青網記者採訪時表示，「AI+農業」可以視為智慧農業的一部分，在農業領域的應用範圍非常廣，能為農業提供強大支撐。
李文娟介紹，目前，「AI+農業」的應用主要集中在三個領域：農田的精準管理、對智慧農機的應用以及對氣候的賽前分析預測。
美國《福布斯》雜誌近日報導稱，農田蟲害每年至少造成700億美元的損失，土壤退化影響了地球上近33%的土壤，導致約4000億美元的損失。採用基於數據和大模型的AI系統可以通過實時監測，精準反饋農作物實時狀態，幫助農民更好地規劃農田。「比如通過監測農田不同部分的長勢，施用不同比例的肥料；也能及時識別、發現病蟲害，指導農民打藥；還能監測和分析土壤狀況，反饋作物用水需求，指導農民優化灌溉。」李文娟解釋說，通過實時監測，不僅能使作物得到更精細化管理，也能減少化肥、農藥、水源等資源的用量，實現農業綠色發展。
李文娟指出，傳統農業中作物播種、收割等都要靠人力，但結合AI技術的智慧農機，可以節省很多人力成本，更加高質高效。例如無人機打藥、智慧農機一體化施肥、收割等技術已經在中國和全球多地推廣，「減輕了農民的工作量」。
人類科技發展至今，氣候始終是農業發展最為關鍵的一個因素，「靠天吃飯」在不少國家和地區仍是常態。英國廣播公司（BBC）日前報導稱，美國矽谷人工智能初創企業「Climate Ai」正在研發一個人工智能平台，該平台能夠評估未來20年農作物對氣候變暖的抵抗力，幫助農民規劃和管理農作物。
李文娟介紹，正如「Climate Ai」基於數據和大模型提供的天氣預測，AI對全球農民應對天氣變化的指導意義是巨大的。同時，AI還可以指導科學育種，「因為氣候變化在短期內是一個不可逆的情況，我們能做的是一方面預測和預防，另一方面，就是基於這一時期的氣候特徵和變化規律，研究一些更具適應性和韌性的作物品種，比如抗高溫或者抗旱品種。」李文娟表示，為了快速培育這類作物，就需要提升育種的品種篩選效率，「我們可能需要在某些地區大量實驗育種，通過AI技術，就可以快速獲取作物的表型參數，更加高效精準地選育品種，抵抗氣候變化。」
土地上的新技術「藍海」
根據美國市場調查與諮詢公司「Markets and Markets」發佈的最新報告，全球農業人工智能市場規模預計將從2023年的17億美元增長到2028年的47億美元；預計從2023年到2028年將以23.1%的復合年增長率增長。該市場的增長歸因於人工智能在農業方面優於傳統做法的優勢。在預測期內，人工智能在農業中的應用發展，如無人機分析、精準農業和農業機器人，預計將為市場創造增長機會。
事實上，「AI+農業」的實踐正在全球範圍內迅速推進。英國廣播公司（BBC）6月13日報導，位於愛達荷州的美國麵粉公司Shepherd’s Grain（牧羊人穀物）從去年開始借助「Climate Ai」的人工智能技術幫助農民更好地管理作物生產。報導稱，「Climate Ai」可結合一段時期的衛星圖像、溫度和降雨等數據進行預測，為農民提供從1小時到6個月不等的天氣預報，並建議何時種植和收割特定作物，預測其產量。麵粉公司首席執行官謝利米·邦奇表示，「農民開始依賴‘Climate Ai’來幫助他們計劃小麥作物的管理決策。對天氣的賽前分析性預測幫助種植者決定種植哪種作物。該平台知道何時種植，以及作物何時開始開花和結籽。」「Climate Ai」舊金山負責人施文舒·古普塔表示，「Climate Ai」的目標是幫助全球的農民和食品公司應對氣候變化的挑戰。目前，該技術的應用範圍已從美國拓展到加拿大、澳州和拉丁美洲。
除了「Climate Ai」外，還有許多科技企業也將科研方向錨定「AI+農業」領域。「世界經濟論壇」的一篇文章指出，德國拜耳集團開發了一套面向企業客戶的數字解決方案，提供有關農作物健康、天氣預報、作物生長跟蹤等方面的服務。印度農業科技初創企業BharatAgri為該國1.4億個農民家庭提供一系列以AI技術為主導的解決方案。農民可以瞭解農田的生產力不足，並獲得種子、肥料和殺蟲劑，以提高作物產量。該公司每月獲得超過3.5萬份諮詢訂單。
中國的「AI+農業」應用也正以前所未有的速度推進。中國農業大學去年10月發佈「神農大模型1.0」，標誌著我國農業科技領域AI應用獲得重要突破。近日，由中國農業科學院團隊研發的AI輔助決策模型首次在戶外大田「一展身手」。各類AI大模型的蓬勃發展，為中國智慧農業的發展注入了全新動力。
李文娟曾長期在法國智慧農業界工作，據她觀察，中國的「AI+農業」發展雖然起步階段並不在領先位置，但發展速度極快，特別是無人機在農業領域的應用，大大降低了技術拓展成本。「我國還有一個最大的優勢就是土地多，市場規模大，相較於其他耕地面積較少的國家，我們的進步速度要快很多。」李文娟也提醒說，「AI+農業」的發展前景雖然十分廣闊，但也需要注意伴隨而來的各類問題，「特別是數據安全」。「農作物數據涉及國家糧食安全，在使用相關企業服務時，一定要注意信息安全。在世界‘AI+農業’發展你追我趕的當下，掌握自身核心技術尤為重要。」
本報北京6月20日電
中青報·中青網見習記者 蔣繼璿 記者 趙安琪 來源：中國青年報
2024年06月21日 06 版
