如何了解农业元宇宙

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编者案：本文作者为「滴翠智能」开创人兼CEO安浚。36氪经受权编纂公布，文内观念不代表媒体立场。
滴翠智能是一家 AI+IoT 赋能农林电控装备智能办事的国度级高科技企业，以“为寰球数字农企提供中心科技办事”为愿景，努力于推动 AI 技术在农、林等畛域的运用。
古代农业的开展
无理解农业元宇宙以前，咱们先患了解古代农业。在人类社会几千年的开展过程当中，农业始终以来都是处于中心位置，是所有出产开展因素的源泉。然而在工业反动以前农业自身的开展与技术改造始终处于一个平缓期，从第一次工业反动之后开始农业也跟着工业反动的先进迷信技术而进行一次次的迭代、技术反动。
在20世纪早期，欧美率先将工业畛域先进技术运用于农业，美国及大部份西欧国度以及亚洲的日本等区域完成了农业的第一次反动，即农业机械化的普遍使用。与此同时进行的是工业自动化的开展。在20世纪中叶跟着工业自动化的开展，北美、西欧的大部份国度同步完成了农业出产自动化。而在此过程当中，农业的化先生物科技化钻研始终没有平息，到20世纪后半叶，全世界规模内已普遍使用化肥农药及相干农业生物科技进行农业出产，大大进步了农业的出产产量，升高了一些在之前看来是人力不成改动的病虫害，报酬减速了作物自身的天然进化。


每一个次工业反动的效果，运用的规模极为普遍，而农业既是工业反动效果的首要运用场景，也是工业反动的技术起因念头。所以，在当下工业4.0的大配景下，尤为是当下元宇宙的概念飞速进化的环境中，咱们应该如何去了解农业元宇宙是颇有须要也很首要的。元宇宙的造成基于海量的数据，以及诸多的展示状态，堪称应有尽有。那末咱们应该首先了解农业的数字化降级。
数字农业的三端
数字农业目前市场分为三个层面。
第一是市场生态端数字化，次要是电商、溯源零碎、冷链运输、动物二维码常识库、农产品规格标号尺寸数字化及将农产品送到消费者手中的平台，以及农产品消费者爱好、市场偏好等数字化等。至关于帮忙农户将产品与消费者经过数字化平台衔接起来，将陈腐的产品送到消费者的手中。
第二是平台端数字化，次要是针对县域或者设定区域的根本农田进行办理统计，瓜果蔬菜食粮种植的数据办理，农资、保险、存款、天然灾难、病虫害等数字化办理平台，数据展现显示、领导驾驶舱操作、遥感数据等。在政府层面能够链接“一网统管”之类的政府办理平台，如下列平台展现零碎：


第三是出产端数字化，次要是涵盖土壤温度、湿度、PH值、EC值、各种磷钾氮肥力等数据，空气大气压、温度湿度、PM2.5等数据，种植地区气候数据，尤为是将来晴雨温度等，以及动物自身的病虫害、长势、经过叶面反映的水份饱和度，肥力缺失度等数据，将一切数据进行收集后传输至云端综合动物AI模型实时云计算，而后得出精准的种植决策，并让相应电控装备进行智能化精准功课。次要以达到出产环节中的降本增效、升高能耗为目的。
数字农业的闭环链路零碎
咱们知道AI的算法要落地具备出产价值，需求弱小的算力撑持，而弱小的算力需求海量的数据去喂养（此处提到的算力并不是硬件的计算才能），海量的数据又需求硬件或者什物进行数据收集。
首先，出产环节中的上述各种土壤空气动物自身的数据收集需求传感器。
其次，传感器拿到数据之后需求经过有线或无线的形式将数据传输到云端，但农业种植场景和城市环境工业环境全然不同，根本只能采用无线通讯的形式进行。
此外，云端最中心的AI综算计算，包罗传感器的数据，基于前辈种植教训或者农科院专家的动物成长模型、报酬对动物成长的偏好（好比有的人但愿减少糖分而少浇水），以及市场端导入的农产品消费者及市场偏好数据，或平台端导入的市场布局数据等。
最初是AI综算计算后失掉的种植决策，这里的中心问题之一是，种植决策必需要有IoT装备进行履行，传统装备或者人力无奈达到AI决策精准履行的要求，所以电控装备自身的IoT化及决策下达到运用场景的通讯零碎都是相当首要的。造成一套农业出产的数字化闭环链路零碎，以上要素缺一不成，或者说短少的部份会致使总体功用大打折扣。


农业元宇宙的因素
基于AIoT的农业全链路数字化，在零碎中具备元宇宙对应的几因素包罗数字身份，凋谢性、即时性等。
首先是确立包罗农业种植环境中的上述各种环境数据，动物自身的多维度的数字身份。这里所提及的多维度就包孕土壤温度湿度PH磷钾氮、重金属含量环境空气品质等目标，在泛滥企业做数字农业落地产业中，得多并重于软件的研发，数字来源这一首要板块反而疏忽了。
数字来源更多的是基于硬件的数据收集以及“人”发生的根底数据。拿滴翠智能目前采用的解决计划，首先是解决传感器、电控装备、“人”的数据收集通讯问题，经过自主研发自主通讯协定的网关，网上采用无线的斗极短报文、4G/5G等惯例无线形式，最症结的网下采用LoRa无线组网形式，使得从网关网下的各种传感器、电控装备等整个进行无线组网数据即时获得。
这里重点强调的是，在中国广袤的农业大田平原种植地带，是无奈使用有线规划的（架设广域网通讯基站更不理想），一方面规划本钱高，此外是在耕种过程当中机械对有线的毁坏时有产生致使保护本钱极高。那末无线可选形式就有WiFi、蓝牙、zigbee、sigfox、LoRa等，整体从通讯功耗、间隔、荷载、不乱性、平安性综合考量LoRa其实是独一的选择。
个别状况从网关到子节点通讯间隔需求达到2km，普通干电池维持通讯+传感器放电或者电磁阀等电控装备用电需求达到2年（至少一年）以上。那末通讯问题解决后，从传感器下行数据的问题解决了，电控装备命令的下达解决了，这也就完成了从数据收集到数据剖析到数据履行，再从履行反馈到云真个数据闭环，从而也完成 了农业的全链路数据化。
此外是融入市场平台真个数据来指点农业的出产，本来与市场相隔甚远的种植场景，田间地头，冷链物流，将在元宇宙中变为随时随地能够参预和融入其中。咱们经过人这一真个入口，间接对接种植场景的动物，能够根据本人的爱好和需要进行订购或者认领以及成熟之后的冷链物流对接。
从收获到吃到嘴里全程开发全程随时随地的参预，元宇宙农业更像一种同动物的社交、同农民同种植场景的社交，能够同步它的生长进程，随时采收。有了市场真个参预，农产品中心价值及周边价值的数字资产，周边价值包罗动物碳汇、共同动物欣赏价值（变种兰花）等等，这所有间接依靠于元宇宙大零碎的经济运转零碎。
农业元宇宙的价值
科技办事与农业的中心价值首先是降本增效升高能耗，其次是市场布局办理，农业出产布局，配套办事设施跟进等，再次是利于环境可继续开展、利于作物自身趋近于人类需要的进化等。
1、经过元宇宙的宏大数据综算计算后，精准功课使动物一直处于最好成长形态，在设施农业种植场景运用中最高可晋升30%作物产量（农科院验证明验数据）；
2、由于水肥等各种出产因素的精准化，以及按照市场需要和迷信的办理布局，达到能耗计划最优化，大大升高能耗，至多能够高达50%；
3、机械的全自动化功课，包罗行为自动化、决策自动化，大大升高休息力本钱及技术指点本钱，也是升高本钱的最次要的形式；
4、部份关闭式种植场景，种植高效排汇二氧化碳作物，同时产出动物用于碳纤维制作、动物蛋白提取等，数据化可发明高额碳汇；
5、经过元宇宙、数字孪生建模后的数据频谱剖析，能够归结种植教训，能够预测产量，预防病虫害，进步动物种植的可控性；
6、经过综合因素预测可能泛起的天然灾难，尽量的提前做出防备措施，将损失降到最低；
7、经过元宇宙建设动物数字孪生零碎，找到动物最好的进化途径，指点动物种子基因工程的研发，报酬的公道的减速动物的天然进化；
8、保留最好种植决策计划，累积海量的数据，终究让动物成长形式有限趋近于天然最优；
9、按照市场布局及人类偏好，以及国度政策指引，做出顺应市场需要的最公道的农业出产，即按需出产，关于保留农业出产的最优婚配形式，不冗余，不短少。这关于农业出产的价值（价钱）不乱性，保留出产踊跃性有着极大的意义；
10、农业出产的价值平衡化，使用价值抉择价值，价值抉择价钱，而市场供求信息滞后性致使的价值价钱不婚配性是社会化中不成防止的，然而基于元宇宙的区块链运转形式，将农业出产发明的价值公道对应婚配，以NFT形式进行运转，那末农业出产的市场价值将会趋近于史无前例的不乱性和公道性。
固然，元宇宙可探究空间依然有限微小，咱们深信在将来还会发明更多的无奈估计的价值。
农业是民生之本，尤为是本次上海疫情也许得多不识五谷的城市人对农业应该有了更粗浅的意识。主粮、中心肉类等农产品更是政策性、策略性范畴。农业出产周期漫长，春季抉择了秋季的产量，然而春季却抉择不了秋季的市场。这也是制约农业开展的一个次要的市场要素。
许多果农、养殖场主在价钱高位的时分鼎力投入，但是亚当斯密的海浪定律不是每一个个农民都可以掌握的，此后酿成的供过于求或者供不该求（或者市场自身对产品的爱好也发生影响，有的瓜果市场需要也是拥有周期性地区性时节性的），进而酿成的巨额亏损又增加投入等……这样的事件不足为奇。而土壤的周期性，会让一切人目不暇接，好比往年种植西瓜的土壤，前面2-3年需求种植绿肥类作物进行修复，彻底赶不上市场变动的节拍。
而元宇宙中其中一个功用是按照市场需要而进行定单式认领式种植。当元宇宙中虚构人云游到某农场后，能够按照本人的爱好，对食品蔬菜瓜果的需要自行下单推销种植。对应的理想物理世界同虚构数据世界一一婚配，出产的环节自动进行，种植发生的价值同需要收取的价值一一平等，一切农产品、种植出产材料、物流零碎、均非同质化货泉等量对应，这是农业出产的一次市场价值上的微小反动。
农业元宇宙AI算法的三个层面
第一是针对动物自身的视觉辨认AI算法，包罗针对动物自身的监控动物数量、成长形态，对不合乎该动物成长走势的植株做预警提示。其中长势阶段的数据尤其首要，由于动物发芽、育苗、开花、后果、打浆、成熟等阶段的养分需要都有较大的差异。这是一切计算环境都需求依照的数据。而后是辨认动物的病变部份和病变部位、养分形态、辨认病虫害、无害生物，对病虫害、 植物入侵收回警示、生物入侵辨认预警。目前可行的最好形式即是经过图片辨认技术，即首先建设动物的根底模型，而后经过摄像头进行图片收集，再经过GPU或者云主机进行剖析比对，终究得出的后果导入第二层面的算法平台。


第二是基于第一算法层面数据，再结合上述种植环境的土壤、空气、气候、报酬规则的爱好、市场状况、电控装备状况等数据的勾稽瓜葛综算计算。好比当玉米产生锈斑病后，零碎自动检测当下温度是不是不高于35摄氏度不低于零摄氏度，将来2小时内是不是降雨，以及水肥一体机内“苯甲吡唑酯”药水箱液位等等诸少数据后，进行对应电磁阀、水泵开关，病虫害治理等系列操作。或者按照元宇宙内数据剖析，发现某个温度、湿度，或某个土壤元素变动到某种水平的状况下，可能泛起锈斑病，那末就间接经过对造成锈斑病的须要前提进行切割，以遏制病毒的可能产生。此运用尤为是在设施农业中非常须要，好比当动物方舱内动物光谱等封闭后，必需升高根部湿度，同时必需升高二氧化碳浓度，减少氧气浓度，不然很短期变会有灰霉病泛起，这所有的计算均可以依托元宇宙零碎精准完成，反之利用非元宇宙技术，完成的本钱高而精准度低，且动物细胞损伤往往拥有不成逆性，形成损伤后是很难进行修复和补救的。
第三个算法层面是基于神经网络学习零碎和欧几里得AI算法零碎的深档次计算。神经网络学习零碎首先是基于第二层面的作使劲，进行数据筛选后得出相应决策，同时更首要的作用在于经过普遍的休息者在种植过程当中对相应决策的报酬修改。好比西瓜种植在高海拔地域应该少施肥升高收缩自爆的可能性，反之海南地域应多施肥增进生长。而初始模型的算力无限，寰球地形气象环境也各纷歧样，根底模型具备后在种植过程当中的人工修改是十分首要的一个要素，能够使得模型才能从10分向99.999分不停完美，终究有限趋近于迷信种植。
在神经网络学习零碎的根底之上，更需求欧几里得算法的反对，固然这也是元宇宙中心算法之一，或者说自身欧几里得四维空间就是元宇宙（注：不是四维时空，概念问题技术问题本文暂且不去深化探讨）。咱们在欧几里得四维坐标中关联一切上述的数据，建设四维空间坐标图，而后设立有限趋近于产量或者品质的点，找到无线反趋势于病虫害或者其余增产要素的点，该点与坐标中任何一条线面前的数据都发生关联，而后再设立对应数学方程，当咱们肯定方程的解后，一切数据将进行实时计算，计算后果即指挥电控装备履行决策。这也是元宇宙中的实际落地的运转形式。


农业在元宇宙中的永恒
再回到元宇宙的实质，无论概念怎么去定义，无论是AR/VR/XR或脑机对元宇宙的呈现也好，仍是电子商务建立的虚构购物核心也好，仍是数字城市数字孪生也好，最终是数据的运转。目前人类所掌握的完成这所有的均是数据，而数据运转目前都是靠代码的运转。然而这所有又都是依托电信号、电磁波的承载传输和运转。
咱们试着畅想一下，动物的成长光协作用，将有机物转化为无机物，中心的物资除开有机物自身以外，最次要的就是光的能量，而光也是电磁波的一种存在。动物从天然界中成长再到植物或者其余的能量转化，这所有的神秘如同夜空中的星斗，深邃诱人。
目前古代农业实现第四次的反动，进入元宇宙的世界，发生的价值曾经不成估计。咱们深信在农业元宇宙的世界里，将会有浩大若理想宇宙的无尽探究空间，而咱们从事农业的人此时站在时期的阶梯，当俯视星空，敢于攀爬。