農業中的人工智慧 (AI) | 物聯網現代智慧農業的未來
什麼是數位農業？
未來十年，數位農業將如何改變農業格局？
這取決於你問誰。
數位農業是將數位技術無縫整合到作物和牲畜管理，以及其他農業流程中。對於農民來說，數位農業提供了增加產量、長期節約成本和消除風險的機會。農業研究人員將其視為一種資料收集工具，能夠簡化資料收集和分析，在作物管理以及動物行為，和生產方面提高預測能力。對於農業科技公司來說，隨著該行業日益向數位技術的自動化和使用邁進，數位農業是不斷贈送的禮物。
許多人將數位農業視為該行業的未來。然而，在普渡大學農業學院，未來現在正在展開，整個校園的模式和節奏各不相同。
Glenn W的Karen Plaut 說：「數位農業已經在改變農業研究的格局，允許將更多的資料來源彙集起來進行解釋。」農業學院院長樣本。「這使得開發具有特定功能的應用、即時決策和擴充套件預測性農業領域。」
「數位農業已經在改變農業研究的格局，允許將更多的資料來源彙集起來進行解釋，」
常用技術包括感測器、通訊網路、無人駕駛飛行器（UAV）、機器人機械、人工智慧和其他先進機械和技術。這些工具已經被校園和全州的研究人員，和推廣專家使用。普渡擴充套件專家和農學教授鮑勃·尼爾森一樣，正在為無人機使用無人機測量作物開闢道路。在受控環境表型設施，植物科學家楊洋模擬不同的天氣條件（例如乾旱），並使用數位成像，確定植物如何應對不同的天氣條件。而且，在她的實驗室裡，Plaut 使用專門的溫度感測器研究奶牛的晝夜節律，這些溫度感測器可以在 48 小時內，獲得體溫的恆定記錄。
這些只是普渡大學研究人員，使用數位農業技術的許多方式的幾個例子。部分地，先進技術和網際網路裝置的無處不在，引發了數位農業研究和使用的激增。
Plaut 繼續說：「智慧手機和 iPad 的出現，完全改變了局面，現在有能力做出即時決策和使用提供即時資訊的新感測器。」「我們現在可以從比以往任何時候，都多的來源獲得資料，我們可以將這些資料放在一起做出決策。這就是數位農業的力量。」
仔細觀察：動物科學中的數位農業
動物科學助理教授兼推廣乳製品專家 Jacquelyn Boerman 表示，她最近開始將數位農業技術納入她的研究，但她已經認識到，它在加強研究和生產方面提供的潛力。當 Boerman 接受奶牛營養師培訓時，她發現自己正在涉足數位農業，以更好地瞭解營養和健康的各個方面，如何影響奶牛的生產力。她與印第安納州各地的奶農密切合作，以瞭解技術如何從實驗室調整到穀倉場，以及奶農的需求仍然得不到滿足。
Boerman 繼續說：「生成的資料越來越多，農民希望用這些資料做出決定。」「隨著農場越來越大，我們繼續提高每頭奶牛的牛奶產量，農場需要依靠從技術中收集的單個奶牛資料，來繼續改善。」
州和全國各地的奶農，已經將數位農業納入管理實踐。飼料管理軟體、乳製品記錄軟體、牛奶計量計、計步器和反芻項圈，用於監測咀嚼，在奶牛場很常見。Boerman 與印第安納州一家奶牛場合作，該奶牛場使用自動餵養器，來研究早期健康如何影響以後的生長、繁殖和牛奶生產。
日記母牛戴著計步器來測量其活動。
Boerman 說：「我們發現，早年健康會影響自動餵食器的牛奶消費，我們可能會分配給小牛的最佳牛奶量，以最佳化效率。」
動物科學助理教授 Marisa Erasmus 解釋說，除了提高牲畜生產力外，數位農業還可以促進動物福利和健康。而且，事實證明，健康的動物通常更有生產力。
Erasmus 使用數位農業，特別是加速度計和影像成像，來研究家禽行為和福祉。她最近的研究重點，是熱應激和免疫挑戰，如何改變火雞的行為。加速度計用於測量火雞，暴露於這些壓力源後的活性水準。
Erasmus 說：「我們希望我們的發現對農民來說是切實可行的。」「如果我們可以使用感測器來獲取有關鳥類行為，因壓力源而發生何時變化的資訊，那麼我們可以確定可能發生干預的早期時間點。」干預措施將因壓力源而異，但例如，感測器可以幫助指示疾病或熱應激的早期跡象，顯示農民可能需要改變動物的環境。
Erasmus 繼續說：「自動和即時監控還有其他好處。」「當然，我們能夠收集更多資料，但我們也可以幫助消除風險。例如，如果發生疾病爆發，你希望儘早限制與動物的接觸，以防止疾病的傳播。不同的技術，可以幫助做到這一點。」
某些類型的家禽管理若干技術，沒有像用於監測奶牛等大型牲畜的若干技術那樣廣泛使用。家禽養殖戶尚未廣泛使用加速度計等技術，因為它們通常成本高昂，而且通常有大量的鳥類，因此追蹤單個動物並不實用。
Erasmus 正在探索的一項更適應穀倉場的技術，是家禽的影像成像。她說，現在她正在收集家禽的影像，這些影像由她實驗室的學生進行分析。
Erasmus 舉起一個加速度計，用於追蹤家禽的活動。
然而，最終，Erasmus 希望開發自動分析資料的演算法，這一進步對她和農民一樣有幫助。Erasmus 將此視為數位農業的下一個重大挑戰，透過資料收集過程，趕上資料分析過程。這也是跨學科工作的成熟領域。
她補充說：「在監測動物健康方面，我們正試圖結合不同的專業知識領域。」「工程師和電腦科學家，對如何管理和分析大量資料有更瞭解。在動物科學中，我們對如何整合技術和收集資料有更好的瞭解。」
Boerman 還看到了數位農業的合作潛力。她與電腦和電氣工程教授艾米·雷布曼合作，解決她自己研究中的幾個障礙。
Boerman 說：「艾米提高了我對數位農業可能性的理解，讓她接觸奶牛場讓她有機會想出潛在的解決方案。」「我認為利用他人的技能，總是能提高生產力。普渡大學有很多人可以很好地合作，並為動物農業開發解決方案。」
未來的挑戰
雖然普渡大學可能是數位農業的先驅，但這也意味著研究人員是最早發現主要障礙的人之一。
Boerman 和 Erasmus 的研究，展示了數位農業的兩個主要挑戰：高效處理和解釋大量資料，以及將技術從實驗室轉換到農場。平穩過渡的一部分，不僅意味著製造具有成本效益的技術，還需要在農村農業社群維護，和建設基礎設施。Boerman 解釋說：「一些技術需要高速網際網路，這在農村地區將是一個挑戰。」
「資料很混亂，」她繼續說，「清理資料並將其轉換為可用格式需要時間。 我目前的另一個挫折是，為了編譯和完成資料集，我不得不使用多個資料來源。 這也是農民會遇到的問題。」
向農民提供技術是 Erasmus 的優先事項，她說農業技術公司將證明是有幫助的領域。例如，Erasmus 目前正在與一家私人農業技術公司 Novateur Research Solutions 合作，開發一種在影像上追蹤動物的演算法。她說：「我們實際上正在研究，是否可以辨識有寄生蟲感染的動物。」
「在我們的受控環境表型設施中，研究人員可以使植物遭受乾旱或過度澆水，他們不僅可以拍攝植物影像，幫助它們解釋形狀、大小和葉片數量，還可以無損地解釋每片葉子的光合作用能力。我們還可以想像根部，並解釋它們如何影響植物生長和發育。因為這些複雜的工具不會破壞植物，我們可以隨著植物的生長時間的推移測量植物特徵，這是我們以前無法做到的。」
~凱倫·普拉特
Plaut 說，雖然每個農業部門都可以在數位農業領域做出貢獻，但 Extension 在打破農民在數位技術方面，面臨的障礙方面發揮著重要作用。
Plaut 說：「Extension 和我們的普渡農業中心（PAC）的作用之一，是幫助將技術轉移到穀倉場或田間。」「例如，Extension 和 PAC 與全州農場的生產商合作，幫助他們駕駛無人駕駛航空器（UAV），獲得飛行員執照，並確定他們應該使用什麼軟體，所有這些都是為了幫助農民，發展使用無人機進行決策的能力。PAC 在這項工作中發揮著不可或缺的作用，通常是第一個測試研究進展，以確定其實際應用的地方。」
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