全球极端天气频发 “AI+农业”发展正当时

发布时间:2024-07-14 19:45:48 来源: sp20240714

  今年入夏以来,高温几乎席卷了整个北半球,极端天气来势汹汹。高温、洪水、干旱,频率和强度不断增加的极端天气对全球经济的影响是巨大的,农业首当其冲。联合国粮食及农业组织、世界粮食计划署等多个国际组织和机构今年4月共同发布的最新一期《全球粮食危机报告》显示,2023年全球59个国家和地区的约2.816亿人面临严重粮食不安全问题,且情况仍在持续恶化。

  如何解决极端天气威胁粮食安全这一全球挑战?发展以“人工智能(AI)+农业”为代表的气候智慧型农业或是一个突破口。

  极端天气频发加剧粮食危机

  《全球粮食危机报告》显示,2023年面临严重粮食不安全问题的人数比上一年增加约2400万,已连续5年增长。2030年实现消除饥饿的可持续发展目标面临巨大挑战。

  世界粮食计划署指出,全球有数量庞大的饥饿人群,他们是易受气候冲击影响的脆弱群体。对于非洲、亚洲和拉丁美洲的上百万脆弱人群来说,气候变化引发的自然灾害会迅速带来粮食和营养危机。在过去10年间,世界粮食计划署有近一半的紧急工作和恢复工作是为了应对与气候相关的灾害,总成本达到230亿美元。

  亚洲的农业用地仅占世界五分之一,却要养活世界一半以上的人口。气候变化和粮食价格上涨威胁着地区的长期粮食安全,已有超过10亿人无法获得足够的粮食,联合国称之为“前所未有的粮食紧急情况”。

  当前,非洲南部大部分地区正经历严重旱灾,导致农作物大量减产。相关数据显示,今年1月下旬至2月,南部非洲降雨量是40年来的最低水平。联合国人道主义事务协调厅4月发布报告称,目前南部非洲有近2000万人面临粮食危机。

  在美洲,劳动力短缺也威胁着农业发展。农民正在变老,许多人无法承担繁重体力劳动,但年轻一代却选择涌入城市。劳动力不足,人力成本不断上涨,农作物产量逐步下降。

  全球性的粮食危机日益严峻,但世界人口总量却在不断攀升。据联合国粮农组织报告,到2050年,全球必须多生产60%的粮食来养活全世界93亿人口。考虑到目前的粮食产业挑战,用常规的农业手段来达成这个目标“可能会很棘手”。

  此外,近年全球气候变化使得局势进一步恶化,极端天气对农业生产带来的冲击是全方位的。气温上升、降雨模式改变、旱涝频发等现象,不仅导致农作物生长周期被打乱,还加剧了病虫害蔓延,令农业生产变得更为艰难,传统的农业生产方式已经难以应对这些挑战。

  联合国秘书长古特雷斯今年4月发表视频讲话时强调,“全球粮食危机需要全球采取紧急应对措施”,并呼吁贯彻落实转变粮食体系的行动号召。在这一方面,“AI+农业”为破局做好了准备。

  “AI+农业”如何破局

  尽管“智慧型农业”不是一个全新的概念,但在过去几年,AI结合农业的发展与迭代飞速推进。英国广播公司(BBC)近日报道称,据估计,截至2021年年底,美国农业行业87%的企业都以某种形式使用了AI。美国联邦政府目前也正密切关注这项技术在农业中的发展,为加快在全国范围内开发和部署AI提供财政支持。

  中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业创新团队研究员李文娟接受中青报·中青网记者采访时表示,“AI+农业”可以视为智慧农业的一部分,在农业领域的应用范围非常广,能为农业提供强大支撑。

  李文娟介绍,目前,“AI+农业”的应用主要集中在三个领域:农田的精准管理、对智慧农机的应用以及对气候的前瞻预测。

  美国《福布斯》杂志近日报道称,农田虫害每年至少造成700亿美元的损失,土壤退化影响了地球上近33%的土壤,导致约4000亿美元的损失。采用基于数据和大模型的AI系统可以通过实时监测,精准反馈农作物实时状态,帮助农民更好地规划农田。“比如通过监测农田不同部分的长势,施用不同比例的肥料;也能及时识别、发现病虫害,指导农民打药;还能监测和分析土壤状况,反馈作物用水需求,指导农民优化灌溉。”李文娟解释说,通过实时监测,不仅能使作物得到更精细化管理,也能减少化肥、农药、水源等资源的用量,实现农业绿色发展。

  李文娟指出,传统农业中作物播种、收割等都要靠人力,但结合AI技术的智慧农机,可以节省很多人力成本,更加高质高效。例如无人机打药、智慧农机一体化施肥、收割等技术已经在中国和全球多地推广,“减轻了农民的工作量”。

  人类科技发展至今,气候始终是农业发展最为关键的一个因素,“靠天吃饭”在不少国家和地区仍是常态。英国广播公司(BBC)日前报道称,美国硅谷人工智能初创企业“Climate Ai”正在研发一个人工智能平台,该平台能够评估未来20年农作物对气候变暖的抵抗力,帮助农民规划和管理农作物。

  李文娟介绍,正如“Climate Ai”基于数据和大模型提供的天气预测,AI对全球农民应对天气变化的指导意义是巨大的。同时,AI还可以指导科学育种,“因为气候变化在短期内是一个不可逆的情况,我们能做的是一方面预测和预防,另一方面,就是基于这一时期的气候特征和变化规律,研究一些更具适应性和韧性的作物品种,比如抗高温或者抗旱品种。”李文娟表示,为了快速培育这类作物,就需要提升育种的品种筛选效率,“我们可能需要在某些地区大量实验育种,通过AI技术,就可以快速获取作物的表型参数,更加高效精准地选育品种,抵抗气候变化。”

  土地上的新技术“蓝海”

  根据美国市场调查与咨询公司“Markets and Markets”发布的最新报告,全球农业人工智能市场规模预计将从2023年的17亿美元增长到2028年的47亿美元;预计从2023年到2028年将以23.1%的复合年增长率增长。该市场的增长归因于人工智能在农业方面优于传统做法的优势。在预测期内,人工智能在农业中的应用发展,如无人机分析、精准农业和农业机器人,预计将为市场创造增长机会。

  事实上,“AI+农业”的实践正在全球范围内迅速推进。英国广播公司(BBC)6月13日报道,位于爱达荷州的美国面粉公司Shepherd’s Grain(牧羊人谷物)从去年开始借助“Climate Ai”的人工智能技术帮助农民更好地管理作物生产。报道称,“Climate Ai”可结合一段时期的卫星图像、温度和降雨等数据进行预测,为农民提供从1小时到6个月不等的天气预报,并建议何时种植和收割特定作物,预测其产量。面粉公司首席执行官杰里米·邦奇表示,“农民开始依赖‘Climate Ai’来帮助他们计划小麦作物的管理决策。对天气的前瞻性预测帮助种植者决定种植哪种作物。该平台知道何时种植,以及作物何时开始开花和结籽。”“Climate Ai”旧金山负责人希曼舒·古普塔表示,“Climate Ai”的目标是帮助全球的农民和食品公司应对气候变化的挑战。目前,该技术的应用范围已从美国拓展到加拿大、澳大利亚和拉丁美洲。

  除了“Climate Ai”外,还有许多科技企业也将科研方向锚定“AI+农业”领域。“世界经济论坛”的一篇文章指出,德国拜耳集团开发了一套面向企业客户的数字解决方案,提供有关农作物健康、天气预报、作物生长跟踪等方面的服务。印度农业科技初创企业BharatAgri为该国1.4亿个农民家庭提供一系列以AI技术为主导的解决方案。农民可以了解农田的生产力不足,并获得种子、肥料和杀虫剂,以提高作物产量。该公司每月获得超过3.5万份咨询订单。

  中国的“AI+农业”应用也正以前所未有的速度推进。中国农业大学去年10月发布“神农大模型1.0”,标志着我国农业科技领域AI应用获得重要突破。近日,由中国农业科学院团队研发的AI辅助决策模型首次在户外大田“一展身手”。各类AI大模型的蓬勃发展,为中国智慧农业的发展注入了全新动力。

  李文娟曾长期在法国智慧农业界工作,据她观察,中国的“AI+农业”发展虽然起步阶段并不在领先位置,但发展速度极快,特别是无人机在农业领域的应用,大大降低了技术拓展成本。“我国还有一个最大的优势就是土地多,市场规模大,相较于其他耕地面积较少的国家,我们的进步速度要快很多。”李文娟也提醒说,“AI+农业”的发展前景虽然十分广阔,但也需要注意伴随而来的各类问题,“特别是数据安全”。“农作物数据涉及国家粮食安全,在使用相关企业服务时,一定要注意信息安全。在世界‘AI+农业’发展你追我赶的当下,掌握自身核心技术尤为重要。”

  本报北京6月20日电

  中青报·中青网见习记者 蒋继璇 记者 赵安琪 来源:中国青年报 【编辑:唐炜妮】