AI驱动的自主农场已现雏形

科技日报记者 张佳欣

如今，许多现代农场已使用GPS导航的拖拉机和农业管理数字系统。而随着人工智能（AI）的不断进步，农业的下一步——“自主农场”，也正在逐渐成形。这些农场几乎无需人类亲自操作，便可完成种植与收获。

美国《华盛顿邮报》近日刊文介绍了几项构建“自主农场”的关键技术，这些技术有的刚刚出现，还有的即将投放市场。

自动耕种收与智能喷药

能自动进行翻耕、种植、收割作业，且只需极少人工干预的自动驾驶拖拉机，正在从原型走向实际应用，吸引了传统农业设备制造商和科技初创公司的关注。

美国Monarch拖拉机公司推出的全电动、可选“无驾驶员”模式的MK-V拖拉机，现已投入葡萄园使用，充电6小时后可连续工作14小时。

另一家初创公司Farmwise则打造了结合AI与计算机视觉的除草设备，可昼夜识别并拔除杂草，显著减少除草剂使用。今年4月，农业巨头泰勒农场收购了Farmwise，称其技术有望降低人工成本、实现更可持续的耕作。

全球农业机械龙头迪尔公司则采用“分阶段”策略，逐步引入自动化功能，让农民熟悉技术并尽早获得收益。其“识别与喷洒”系统结合了计算机视觉和机器学习，已应用于玉米、大豆和棉花种植。该系统喷药机的臂架上安装有36个摄像头，每秒可扫描近200平方米的农田，远超人眼所能处理的信息量。在识别杂草的同时，逐个控制喷嘴，仅对杂草区域喷药，可减少多达2/3的除草剂用量。

“未来我们或许能用AI为每一株植物制定专属的护理方案。”迪尔公司新兴技术总监萨拉·申克尔说，一块20平方公里的农田可能包含7.5亿株作物，而要实现这种“逐株管理”，离不开AI与自动化深度融合。

采果机器人和无人机

相比规则排列的大宗作物，水果和浆果等“特种作物”在采摘上的自动化难度更高。果实成熟时间不一、易碎难抓，往往依赖大量人工维护与采收。

不过，这一局面也正被打破。丹佛农业科技初创公司Tortuga开发了一款采果机器人，其外形酷似“火星车”，配备粗轮胎和伸缩机械臂，在果田中穿行，利用机械手臂深入藤蔓间，精准采摘单个草莓或一串葡萄，轻柔放入篮中。今年3月，该公司被垂直农业企业Oishii收购。

“机器人采收效率更高，质量更一致，还能缓解劳动力短缺。”Oishii联合创始人布伦丹·萨默维尔表示，公司目标是实现完全自动采摘。

以色列Tevel Aerobotics科技公司则研发了“飞行采果机器人”，结合AI和机器视觉技术，可定位果实、判断成熟度，并实现精准采摘。但该公司也表示，大规模部署机器人技术仍受制于成本。

远程感知与图像分析

AI带来的变革，不止于地面作业。无人机和卫星采集的高分辨图像和传感数据，可帮助农民建立农田“数字孪生”模型，实时呈现哪里干旱、哪里水涝、哪里病虫害暴发。这让农民得以及时发现问题、精确干预，从而减少浪费、提高产量。

这些系统的部分组件已投入使用，下一步是构建一个互联的自动化网络，不仅能发现问题，还能不断学习并改进。

微软农业技术项目负责人兰维尔·钱德拉设想，未来拖拉机与无人机将协同作业，同时种植、喷洒并实时回传数据，优化每一个农场独有的AI模型。

“未来农业不会是没有农民的农业，但AI会大幅提升农民的生产力。”钱德拉说，“每一次飞行、每一次播种，都会为这块地的AI模型增加数据。”

土壤智能分析

作物健康，始于土壤。过去，农民需将表层土样送至实验室分析。而现在，传感器已经走进田间。

这些传感器不仅可分析微生物状况，还能识别“土壤压实”区域，即土壤过于密实，阻碍水分渗透、根系生长和气体交换。这类信息有助于农民决定是否翻耕、何时施肥等新季决策。

加拿大SoilOptix公司指出，微生物分析让农民能更准确地掌握田间变化趋势。农民不再需要对整块田地统一施药或灌溉，而是可以精准选择区域、剂量与时机。

虚拟围栏技术

在畜牧业领域，虚拟围栏正在取代传统铁丝网和木桩，为牧场带来更灵活的管理方式。

这种系统基于GPS项圈和地图设定边界。一旦牲畜靠近“虚拟围栏”，项圈会先发出声音警告，如继续靠近，则施加轻微电击提醒。该系统不仅能降低建设和维护成本，还可动态调整放牧区域。

目前，这一技术已在美国、欧洲、澳大利亚逐步推广，尤其适用于偏远地带的大面积放牧管理。这种数字化牧场管理方式，正为农业的未来打开更多想象空间。