Taun 2018, lima tim melak bonténg dina Tantangan Rumah Tangga Tangga Otonom kompetisi internasional. Pulasna: ngan ukur salah sahiji tim anu diwangun ku para pekebun manusa anu berpengalaman anu ngoperasikeun kompartemen rumah kaca sacara manual. Opat tim sésana diwangun ku ahli internasional dina widang hortikultura jeung kecerdasan jieunan (AI). Aranjeunna damel pikeun ngembangkeun solusi AI pikeun ngatur pepelakanana jarak jauh sareng otonom. Tujuan kompetisi, Tantangan Rumah Tangga Otonom munggaran di dunya, nyaéta pikeun ngadorong terobosan dina produksi pangan lestari.
Sanggeus opat bulan sengit, nu growers manual sumping di tempat kadua. Tim tempat kahiji, dipingpin ku salah sahiji panulis artikel ieu, meunang kalawan solusi tumuwuh otonom nu teu ngan ngahontal 6% ngahasilkeun leuwih gede jeung 17% leuwih luhur kauntungan bersih, tapi ogé dipaké kurang CO.2, pemanasan, sareng input cai.
Pikeun leuwih jéntré ngeunaan kompetisi jeung ngarti kumaha hiji solusi AI bisa bersaing jeung — komo outperform — tim growers manusa terampil, hayu urang nempo leuwih deukeut AI jeung kumaha hubunganana jeung automation rumah kaca.
Automasi Rumah Kaca Henteu Anyar
Mangtaun-taun, para pekebun parantos ngagunakeun komputer prosés, sénsor, sareng aktuator pikeun ngatur iklim rumah kaca sareng irigasi. Dina skenario kitu, pakasaban komputer prosés téh lugas, ngandelkeun aturan logis basajan. Upami hawa hawa langkung luhur ti 75 ° F, teras buka liang hawa, contona. Buruh tedious tina suhu maca sareng mareuman lampu sareng pamanas ditugaskeun ka mesin.
Tangtosna, otomatisasi dumasar aturan henteu tiasa ngatasi kaayaan anu teu kaduga. Anu langkung penting, manusa anu terampil kedah nyandak sadaya kaputusan manajemén pamotongan, dugi ka setpoints anu pasti pikeun parameter lingkungan. Pikeun ngahontal hasil anu luhur sacara dipercaya, tingkat pangaweruh sareng katerampilan anu ageung diperyogikeun, sareng sanaos, éta gampang pikeun ngalakukeun kasalahan. Leuwih ti éta, salaku kebon tumuwuh badag, karya terus ngawas pepelakan jadi malah leuwih nuntut.
Hanjakalna, para pekebun terang pisan yén tenaga kerja mangrupikeun sumber masalah anu paling ageung dina produksi. Taun ka taun, di Tangkuban Parahu urang Survei Top 100 Growers, growers ngalaporkeun tangtangan henteu ngan ukur ku biaya tenaga kerja tapi ogé ku kasadiaan tenaga kerja terampil. Henteu anéh, para pekebun beuki milarian cara pikeun ngatasi tantangan ieu, kalebet téknologi anyar anu tiasa ngajantenkeun manajemén rumah kaca langkung otonom.
AI Nyaéta Léngkah Saluareun Otomasi Berbasis Aturan
Cara anu saé pikeun mikir ngeunaan intelijen jieunan nyaéta yén éta mangrupikeun léngkah saluareun otomatisasi dumasar aturan anu sederhana. AI modéren téh sadayana ngeunaan pamakéan matématika pikeun manggihan pola dina data, kaasup jenis kapanggih dina rumah kaca lingkungan jeung sistem biologis. Salaku conto:
- Kalayan data iklim anu cukup, para pekebun tiasa nganggo AI pikeun nangtukeun setpoints optimal sareng ngadamel prediksi iklim.
- Kalayan data hasil pamotongan anu cukup, para pekebun tiasa nganggo AI pikeun ngahasilkeun ramalan hasil.
- Kalayan data gambar anu cukup, para pekebun tiasa nganggo AI pikeun ngadeteksi hama sareng panyakit.
Sababaraha jinis AI malah tiasa diajar tina data énggal, nganteurkeun hasil anu langkung saé dina waktosna.
Ku tiasa masihan wawasan anu langkung jero dina operasi rumah kaca sadinten-dinten, AI tiasa dianggo pikeun ngadukung ahli-pembuatan kaputusan sareng nguatkeun para pekebun dina cara anu bermakna. Barina ogé, hasil pangalusna asalna tina kombinasi wijaksana kecerdasan manusa jeung kecerdasan jieunan.
Pendekatan berbasis data AI ogé tiasa digabungkeun sareng pendekatan dumasar aturan klasik, ngamungkinkeun tingkat otomatisasi rumah kaca anu langkung luhur tibatan kantos. Pondokna, pekebun tiasa nganggo AI pikeun ngajadikeun otomatis seueur tugas operasional, ngabantosan ngaleungitkeun masalah tenaga kerja kronis anu nangtang industri.
Data Nyaéta Bahan Bakar pikeun AI
Sakumaha seueur AI ngeunaan algoritma matematika, éta ogé ngeunaan data. Sabalikna kapercayaan umum, sababaraha algoritma anu paling umum dianggo dina AI parantos aya mangpuluh-puluh taun. Aranjeunna teu malah sangar pajeulit. Tapi pikeun waktos anu paling lami, kasadiaan data - sareng kakuatan komputasi anu dipikabutuh pikeun ngolah data - parantos ngawatesan faktor.
Butuh pamekaran anyar dina hardware komputer pikeun muka konci poténsi AI. Revolusi smartphone, dipicu ku Apple di 2007, nyiptakeun ékosistem manufaktur sareng ranté pasokan énggal dina skala global. Ieu robah ékonomi fundamental hardware komputer, sigana sapeuting. Komponén hardware konci, sapertos mikroprosesor, radio, sareng sénsor, janten langkung mirah, langkung alit, sareng langkung kuat. The trickles data atah robah jadi caah. Kelimpahan data anyar sareng kakuatan komputasi ngabantosan ngarobih AI tina rasa panasaran panilitian sareng sababaraha aplikasi komérsial janten parobahan laut téknologi.
IoT Nyangking Kalimpahan Data
Dina awal 1980-an, mahasiswa pascasarjana di Carnegie Mellon University di Pittsburgh jadi jengkel dina trekking ngaliwatan mesin vending Coca-Cola ngan pikeun manggihan eta kosong. Aranjeunna ngarobih éta supados tiasa ngalaporkeun inventarisna dina Internét. Dina ngalakukeunana, aranjeunna nimukeun alat anu nyambung ka Internét munggaran di dunya.
Kiwari, milyaran alat, ageung atanapi alit, ti éléktronika konsumen dugi ka mesin industri, parantos ngagabung sareng mesin soda munggaran anu nyambung ka Internét, ngabentuk naon anu katelah Internet of Things (IoT). Anu penting nyaéta, teu siga hardware generasi saméméhna - kalebet seueur solusi otomatisasi rumah kaca umum - alat IoT nganggo jinis format data sareng protokol komunikasi anu sami sareng anu dianggo di tempat sanés dina Internét. Ku ngandelkeun standar Internét global, tiasa langkung gampang pikeun tukeur data sareng alat IoT tanpa meryogikeun hardware tambahan pikeun ngahubungkeun tina hiji jinis sistem ka anu sanés.
Kalawan babarengan, AI sareng IoT mangrupikeun téknologi pelengkap. hardware IoT mantuan growers ngumpulkeun data atah ti imah kaca leuwih gampang. Sareng parangkat lunak AI ngabantosan para pekebun ngartos - sareng ngalaksanakeun - data éta pikeun ningkatkeun produksi pamotongan.
Studi kasus: Kasuksésan Kenneth Tran dina Tangtangan Tangtangan Tangga Tangga Tangga Tangga
Dr Tran: Taun 2018, kuring janten panalungtik AI di Microsoft Research caket Seattle, damel dina jinis AI anu langkung énggal anu katelah pembelajaran penguatan. Aya kuring ngagagas usaha anyar pikeun nerapkeun panalungtikan urang kana domain tatanén lingkungan dikawasa. Kalayan anu disebut proyék Sonoma, urang gawé bareng jeung élmuwan tutuwuhan di Harrow Research Center di Ontario, Kanada, sarta réngsé nepi competing dina munggaran internasional Otonom Tangtangan Tangtangan Tangga, diayakeun ku Wageningen Universitas & Panalungtikan di Walanda.
Dina tantangan ieu, unggal tim tumuwuh cucumbers dina kompartemen rumah kaca 315-suku pasagi pikeun lilana ngeunaan opat bulan. Kompartemen ieu dilengkepan komputer prosés standar, sénsor iklim, sareng aktuator. Nganggo antarmuka digital IoT (REST API), program AI kami tiasa terus-terusan maca data tina sénsor, nangtukeun setpoints optimal, sareng ngirim setpoints deui ka komputer prosés - sakuliah Internét (tingali gambar di handap). Rincian langkung seueur ngeunaan tantangan sareng hasilna tiasa dipendakan dina tulisan ku Hemming et al. (2019).
Sanaos kurang pangalaman dina ngembang bonténg sareng prototipe tahap awal, solusi ngembang otonom urang tiasa meunang kompetisi. Urang malah outperformed tim tempat kadua, tim rujukan diwangun ku ahli growers Walanda, kalawan ngahasilkeun 6% leuwih luhur. Margin dina ngahasilkeun éta sarua jeung kanaékan 17% dina kauntungan operasi.
Naha tim rujukan kinerja goréng? Henteu pisan. Aranjeunna ngalaksanakeun saé pisan, numutkeun seueur ahli. Hasilna ampir 50 kg / m2 dina rentang opat bulan, nu sarua jeung ampir 150 kg/m2 per taun. Ieu dianggap ngahasilkeun luhur pikeun rumah kaca di mana waé pangeusina.
Salaku hasil tina Tantangan Rumah Tangga Otonom, kuring ngadegkeun Koidra di 2020 pikeun langsung ngawangun kana diajar urang sareng salajengna nyorong kaayaan-of-the-art dina AI sareng IoT pikeun tatanén sareng aplikasi kontrol industri anu sanés.
Naroskeun Patarosan Anu Katuhu Ngeunaan AI sareng IoT
Kiwari, langkung seueur pekebun rumah kaca anu daék sareng siap ngadopsi AI sareng IoT. Tangtangan utama nyaéta ngartos produk anu aya di pasar sareng tiasa ngaliwat sadaya omongan pamasaran. Seueur perusahaan anu ngaku yén aranjeunna gaduh algoritma AI atanapi alat IoT anu bakal dianggo pikeun rumah kaca.
Ieu sababaraha pertimbangan konci anu kedah diperhatoskeun nalika ngevaluasi parangkat lunak AI sareng hardware IoT:
- Performance: Pekebun kedah tiasa ningali beton, kauntungan dunya nyata. Tanya: Naha AI parantos kabuktian dina produksi komérsial pikeun ningkatkeun hasil sareng efisiensi sumberdaya? Dina kaayaan naon? Naon catetan lagu perusahaan dina ngembangkeun parangkat lunak AI sareng IoT?
- Desain AI: Solusi AI anu paling efektif ngagabungkeun kecerdasan manusa anu pangsaéna sareng kecerdasan jieunan anu pangsaéna pikeun nyandak kaputusan. Tanya: Kumaha modél AI ngungkit awak pangaweruh anu aya? Kumaha carana mastikeun yén kinerja baris ngaronjatkeun kana waktu jeung leuwih data?
- Desain parangkat lunak: Pekebun kedah tetep ngontrol operasi rumah kaca. Tanya: Prinsip desain software naon anu dianggo pikeun mastikeun kasalametan pamotongan? Naha kuring tiasa gampang ngalih antara mode manual, rekomendasi, sareng autopilot sepanjang waktos?
- Kapamilikan data: Pekebun kedah gaduh datana sareng ngahindarkeun "konci vendor." Tanya: Dupi abdi tiasa gampang ngimpor data tina sistem séjén? Naha kuring tiasa nyadangkeun sareng ngékspor data kuring sorangan? Naha aya API anu ngamungkinkeun aksés data langsung sareng integrasi khusus? Naha kuring tiasa nganggo parangkat lunak sareng hardware ti padagang anu béda, ayeuna sareng ka hareup?
AI sareng IoT Tiasa Empower Growers
Dina dunya anu sumber daya kritis - cai sareng tanaga, ogé waktos, artos, sareng tenaga kerja terampil - janten langkung langka, masuk akal pikeun ngajalajah téknologi anyar pikeun ngirangan beban éta. Sakumaha urang diajar tina Tantangan Rumah Kaca Otonom, para pekebun memang tiasa ngahontal hasil anu langkung ageung sareng efisiensi pamakean sumber daya anu langkung luhur kalayan ngagunakeun parangkat lunak AI sareng hardware IoT. Naon deui, téknologi ieu terus dikembangkeun sareng maju dina laju anu gancang.
Pamustunganana, AI sareng IoT tiasa leres-leres ngaberdayakeun para pekebun rumah kaca - pikeun nyandak kaputusan anu langkung saé, ngalakukeun langkung seueur kalayan sakedik - pikeun tumuh tuangeun dunya langkung lestari.