Yn 2018, tyfodd pum tîm giwcymbrau mewn Her Tŷ Gwydr Ymreolaethol arloesol cystadleuaeth ryngwladol. Y tro: dim ond un o'r timau oedd yn cynnwys tyfwyr dynol profiadol yn gweithredu eu hadran tŷ gwydr â llaw. Roedd y pedwar tîm arall yn cynnwys arbenigwyr rhyngwladol ym meysydd garddwriaeth a deallusrwydd artiffisial (AI). Buont yn gweithio i ddatblygu datrysiadau AI i reoli eu cnydau o bell ac yn annibynnol. Nod y gystadleuaeth, Her Tŷ Gwydr Ymreolaethol gyntaf y byd, oedd sbarduno datblygiadau arloesol mewn cynhyrchu bwyd cynaliadwy.
Ar ôl pedwar mis dwys, daeth y tyfwyr â llaw yn yr ail safle. Enillodd y tîm lle cyntaf, dan arweiniad un o awduron yr erthygl hon, gyda datrysiad tyfu ymreolaethol a gyflawnodd nid yn unig 6% yn fwy o gynnyrch a 17% o elw net uwch, ond a ddefnyddiodd lai o CO hefyd.2, gwresogi, a mewnbynnau dŵr.
I ddysgu mwy am y gystadleuaeth a deall sut y gall datrysiad AI gystadlu - a hyd yn oed yn well na - tîm o dyfwyr dynol medrus, gadewch i ni edrych yn agosach ar AI a sut mae'n ymwneud ag awtomeiddio tŷ gwydr.
Dim Newydd Awtomatiaeth Tŷ Gwydr
Am ddegawdau, mae tyfwyr wedi defnyddio cyfrifiaduron proses, synwyryddion, ac actiwadyddion i reoli hinsawdd tŷ gwydr a dyfrhau. Mewn sefyllfa o'r fath, mae gwaith y cyfrifiadur proses yn syml, gan ddibynnu ar reolau rhesymegol syml. Os yw tymheredd yr aer yn uwch na 75 ° F, yna agorwch yr awyrell, er enghraifft. Mae'r llafur diflas o ddarllen tymheredd a chynnau ac i ffwrdd goleuadau a gwresogyddion yn cael ei ddirprwyo i beiriannau.
Wrth gwrs, ni all awtomeiddio ar sail rheolau ddelio ag amgylchiadau annisgwyl. Yn bwysicach fyth, mae angen i ddyn medrus wneud yr holl benderfyniadau rheoli cnydau, i lawr i'r union fannau gosod ar gyfer paramedrau amgylcheddol. Er mwyn sicrhau cnwd uchel yn ddibynadwy, mae angen lefel sylweddol o wybodaeth a sgil, a hyd yn oed wedyn, mae'n hawdd gwneud camgymeriadau. Ar ben hynny, wrth i ffermydd dyfu'n fwy, mae'r gwaith o fonitro'r cnydau'n barhaus yn dod yn fwy beichus byth.
Yn anffodus, mae tyfwyr yn gwybod yn rhy dda mai llafur yw ffynhonnell fwyaf problemau cynhyrchu. Flwyddyn ar ôl blwyddyn, ym Tyfwyr Tŷ Gwydr Yn arolwg y 100 o dyfwyr gorau, mae tyfwyr yn adrodd am heriau nid yn unig gyda chost llafur ond hefyd gydag argaeledd llafur medrus. Nid yw'n syndod bod tyfwyr yn chwilio fwyfwy am ffyrdd o fynd i'r afael â'r heriau hyn, gan gynnwys technolegau newydd a all wneud rheolaeth tŷ gwydr yn fwy ymreolaethol.
Mae AI yn Gam y Tu Hwnt i Awtomeiddio Seiliedig ar Reolau
Ffordd dda o feddwl am ddeallusrwydd artiffisial yw ei fod yn gam y tu hwnt i awtomeiddio syml sy'n seiliedig ar reolau. Mae AI modern yn ymwneud â defnyddio mathemateg i ddod o hyd i batrymau mewn data, gan gynnwys y math a geir mewn systemau amgylcheddol a biolegol tŷ gwydr. Er enghraifft:
- Gyda digon o ddata hinsawdd, gall tyfwyr ddefnyddio AI i bennu'r mannau gosod gorau posibl a gwneud rhagfynegiadau hinsawdd.
- Gyda digon o ddata cynnyrch cnydau, gall tyfwyr ddefnyddio AI i gynhyrchu rhagolygon cynnyrch.
- Gyda digon o ddata delwedd, gall tyfwyr ddefnyddio AI i ganfod plâu a chlefydau.
Gall rhai mathau o AI hyd yn oed ddysgu o ddata newydd, gan sicrhau canlyniadau cynyddol well dros amser.
Trwy allu darparu mewnwelediadau dyfnach mewn gweithrediadau tŷ gwydr o ddydd i ddydd, gellir defnyddio AI i gefnogi gwneud penderfyniadau arbenigol a grymuso tyfwyr mewn ffordd ystyrlon. Wedi'r cyfan, daw'r canlyniadau gorau o gyfuniad meddylgar o ddeallusrwydd dynol a deallusrwydd artiffisial.
Gellir cyfuno dull AI sy'n seiliedig ar ddata hefyd â'r dull clasurol sy'n seiliedig ar reolau, gan ganiatáu ar gyfer gradd llawer uwch o awtomeiddio tŷ gwydr nag erioed o'r blaen. Yn fyr, gall tyfwyr ddefnyddio AI i awtomeiddio llawer o dasgau gweithredol o'u cof, gan helpu i leddfu'r problemau llafur cronig sy'n herio'r diwydiant.
Data Yw'r Tanwydd ar gyfer AI
Yn gymaint ag AI yn ymwneud ag algorithmau mathemategol, mae hefyd yn ymwneud â data. Yn groes i'r gred boblogaidd, mae rhai o'r algorithmau mwyaf cyffredin a ddefnyddir mewn AI wedi bodoli ers degawdau. Nid ydynt hyd yn oed yn gymhleth ofnadwy. Ond am yr amser hiraf, mae argaeledd data - ynghyd â'r pŵer cyfrifiannol fforddiadwy sydd ei angen i brosesu'r data - wedi bod yn ffactorau cyfyngol.
Cymerodd ddatblygiad diweddar mewn caledwedd cyfrifiadurol i ddatgloi potensial AI. Creodd y chwyldro ffonau clyfar, a ysgogwyd gan Apple yn 2007, ecosystemau gweithgynhyrchu a chadwyni cyflenwi cwbl newydd ar raddfa fyd-eang. Newidiodd hyn economeg sylfaenol caledwedd cyfrifiadurol, dros nos i bob golwg. Daeth cydrannau caledwedd allweddol, megis microbroseswyr, radios, a synwyryddion, yn rhatach, yn llai ac yn fwy pwerus yn esbonyddol. Trodd diferion data crai yn lifogydd. Helpodd y doreth newydd o ddata a phŵer cyfrifiannol i drawsnewid AI o chwilfrydedd ymchwil gydag ychydig o gymwysiadau masnachol yn newid môr technolegol.
Mae IoT yn Dod â Digonedd o Ddata
Yn gynnar yn yr 1980au, roedd myfyrwyr graddedig ym Mhrifysgol Carnegie Mellon yn Pittsburgh yn gwylltio wrth gerdded draw i beiriant gwerthu Coca-Cola dim ond i'w ganfod yn wag. Fe wnaethant ei addasu fel y gallai adrodd ar ei restr dros y Rhyngrwyd. Wrth wneud hynny, hwy a ddyfeisiodd yr offer Rhyngrwyd cyntaf yn y byd.
Heddiw, mae biliynau o ddyfeisiau, mawr a bach, o electroneg defnyddwyr i beiriannau diwydiannol, wedi ymuno â'r peiriant soda cyntaf hwnnw i gael ei gysylltu â'r Rhyngrwyd, gan ffurfio'r hyn a elwir yn Rhyngrwyd Pethau (IoT). Yr hyn sy'n arwyddocaol yw, yn wahanol i genedlaethau cynharach o galedwedd - gan gynnwys llawer o atebion awtomeiddio tŷ gwydr cyffredin - mae dyfeisiau IoT yn defnyddio'r un mathau o fformatau data a phrotocolau cyfathrebu ag a ddefnyddir mewn mannau eraill ar y Rhyngrwyd. Trwy ddibynnu ar safonau Rhyngrwyd byd-eang, gall fod yn haws cyfnewid data â dyfeisiau IoT heb fod angen caledwedd ychwanegol i bontio o un math o system i'r llall.
Gyda'i gilydd, mae AI ac IoT yn dechnolegau cyflenwol. Mae caledwedd IoT yn helpu tyfwyr i gasglu data crai o dai gwydr yn haws. Ac mae meddalwedd AI yn helpu tyfwyr i wneud synnwyr o - a gweithredu ar - y data hwnnw i wella cynhyrchiant cnydau.
Astudiaeth achos: Llwyddiant Kenneth Tran yn yr Her Tŷ Gwydr Ymreolaethol
Dr. Tran: Yn 2018, roeddwn yn ymchwilydd AI yn Microsoft Research ger Seattle, yn gweithio ar fath mwy newydd o AI a elwir yn ddysgu atgyfnerthu. Yno, cychwynnais ymdrech newydd i gymhwyso ein hymchwil i faes amaethyddiaeth amgylchedd rheoledig. Gyda’r prosiect Sonoma fel y’i gelwir, buom yn cydweithio â gwyddonwyr planhigion yng Nghanolfan Ymchwil Harrow yn Ontario, Canada, ac yn y diwedd yn cystadlu yn yr Her Tŷ Gwydr Ymreolaethol ryngwladol gyntaf, a drefnwyd gan Brifysgol Wageningen ac Ymchwil yn yr Iseldiroedd.
Yn yr her hon, tyfodd pob tîm giwcymbrau mewn adran tŷ gwydr 315 troedfedd sgwâr am gyfnod o tua phedwar mis. Roedd gan yr adrannau hyn gyfrifiaduron proses safonol, synwyryddion hinsawdd ac actiwadyddion. Gan ddefnyddio rhyngwynebau digidol IoT (REST APIs), gallai ein rhaglenni AI ddarllen data o'r synwyryddion yn barhaus, pennu'r pwyntiau gosod gorau posibl, ac anfon pwyntiau gosod yn ôl i'r cyfrifiaduron proses - dros y Rhyngrwyd i gyd (gweler y ffigur isod). Ceir rhagor o fanylion am yr her a’i chanlyniadau mewn erthygl gan Roedd Hemming et al. (2019).
Er gwaethaf ein diffyg profiad o dyfu ciwcymbrau a'n prototeip cyfnod cynnar iawn, llwyddodd ein datrysiad tyfu ymreolaethol i ennill y gystadleuaeth. Fe wnaethom ni hyd yn oed berfformio'n well na'r tîm ail safle, y tîm cyfeirio sy'n cynnwys tyfwyr arbenigol o'r Iseldiroedd, gyda chynnyrch o 6% yn uwch. Roedd yr elw hwnnw mewn cynnyrch yn cyfateb i gynnydd o 17% mewn elw gweithredu.
A wnaeth y tîm cyfeirio berfformio'n wael? Dim o gwbl. Fe wnaethon nhw berfformio'n rhyfeddol o dda, yn ôl llawer o arbenigwyr. Roedd eu cynnyrch bron yn 50 kg/m2 yn y rhychwant o bedwar mis, sy'n cyfateb i bron i 150 kg/m2 y flwyddyn. Ystyrir hyn yn gynnyrch uchel ar gyfer tŷ gwydr unrhyw le ar y blaned.
O ganlyniad i'r Her Tŷ Gwydr Ymreolaethol, sefydlais Koidra yn 2020 i adeiladu'n uniongyrchol ar ein dysgu a gwthio ymhellach y diweddaraf mewn AI ac IoT ar gyfer amaethyddiaeth a chymwysiadau rheoli diwydiannol eraill.
Gofyn y Cwestiynau Cywir Am AI ac IoT
Heddiw, mae mwy o dyfwyr tŷ gwydr yn barod ac yn barod i fabwysiadu AI ac IoT. Y brif her yw gwneud synnwyr o'r cynhyrchion sydd ar y farchnad a gallu cerdded trwy'r holl siarad marchnata. Mae llawer o gwmnïau'n honni'n eiddgar bod ganddyn nhw algorithm AI neu ddyfais IoT a fydd yn gweithio i dai gwydr.
Dyma rai ystyriaethau allweddol i'w cadw mewn cof wrth werthuso meddalwedd AI a chaledwedd IoT:
- Perfformiad: Dylai tyfwyr allu gweld buddion diriaethol, byd go iawn. Gofynnwch: A yw'r AI wedi'i brofi mewn cynhyrchu masnachol i wella cynnyrch ac effeithlonrwydd adnoddau? O dan ba amodau? Beth yw hanes y cwmni o ran datblygu meddalwedd AI ac IoT?
- Dyluniad AI: Mae'r atebion AI mwyaf effeithiol yn cyfuno'r gorau o ddeallusrwydd dynol gyda'r gorau o ddeallusrwydd artiffisial i wneud penderfyniadau. Gofynnwch: Sut mae'r model AI yn trosoledd y corff presennol o wybodaeth? Sut mae'n sicrhau y bydd perfformiad yn gwella dros amser gyda mwy o ddata?
- Dylunio meddalwedd: Dylai tyfwyr barhau i reoli gweithrediadau tŷ gwydr. Gofynnwch: Pa egwyddorion dylunio meddalwedd a ddefnyddir i sicrhau diogelwch cnydau? A allaf newid yn hawdd rhwng dulliau llaw, argymhelliad ac awtobeilot bob amser?
- Perchnogaeth data: Dylai tyfwyr fod yn berchen ar eu data ac osgoi “cloi i mewn i werthwr.” Gofynnwch: A allaf fewnforio data o systemau eraill yn hawdd? A allaf wneud copi wrth gefn ac allforio fy nata fy hun? A oes APIs sy'n caniatáu mynediad data byw ac integreiddiadau personol? A allaf ddefnyddio meddalwedd a chaledwedd gan wahanol werthwyr, nawr ac yn y dyfodol?
Gall AI ac IoT Grymuso Tyfwyr
Mewn byd lle mae adnoddau hanfodol—dŵr ac ynni, yn ogystal ag amser, arian, a llafur medrus—yn mynd yn fwy prin, mae’n gwneud synnwyr archwilio technolegau newydd i leddfu’r baich hwnnw. Fel y dysgon ni o'r Her Tŷ Gwydr Ymreolaethol, gall tyfwyr yn wir sicrhau mwy o gynnyrch ac effeithlonrwydd uwch o ran defnyddio adnoddau trwy ddefnyddio meddalwedd AI a chaledwedd IoT. Yn fwy na hynny, mae'r technolegau hyn yn parhau i gael eu datblygu a'u datblygu'n gyflym.
Yn y pen draw, gall AI ac IoT wirioneddol rymuso tyfwyr tŷ gwydr - i wneud penderfyniadau gwell, i wneud mwy gyda llai - i dyfu bwyd y byd yn fwy cynaliadwy.