ADI利用边缘人工智能打造高效农业生产体系

在低收入经济体中，家庭菜园的成功具有巨大意义，但与大型商业农场一样，他们也受到气候变化的影响。 在经济欠发达国家，农业是国内生产总值的主要驱动力之一，其成功或失败已经超出了经济问题的范围，而是可能影响到国家的稳定。

一些发展中国家高达 80% 的农村家庭依赖农业为生。 这些地区的人口也最容易受到气候变化的影响，妇女和儿童尤其脆弱。 事实上，8.22 亿人仍然营养不良，其中 1.49 亿是儿童，因为营养不良而发育迟缓。

气候变化和粮食不安全构成了生存挑战，国际货币基金组织（IMF）表示，“确保气候变化不会危及较贫穷国家的发展和稳定，符合世界利益。 投资于气候适应能力可能比人道主义救援和灾后重建更便宜。”

气温升高、缺水、干旱、洪水以及大气中二氧化碳浓度升高都会影响粮食生产。 国际粮食政策研究中心的一项多年研究预测，由于气候变化，到 2050 年，危地马拉和哥斯达黎加的玉米产量将各损失 17%。 洪都拉斯将损失 12% 的产量，哥伦比亚、秘鲁、萨尔瓦多和尼加拉瓜各损失约 8%。

智能边缘与农业

虽然几乎无法保护植物免受气候变化引起的飓风或海平面上升的影响，但智能边缘技术的出现使大型农场和小型花园能够更好地管理和提高作物产量。 这些解决方案将智能设备的计算能力置于传统计算网络的边缘处。

传统网络依赖于中心辐射模型，将数据从遥远的位置发送到集中式数据中心进行分析和决策。 处理能力是以牺牲即时性和运输风险为代价的。 将处理能力移近数据源可提供更高的响应能力和效率，尤其是在农村。

ADI的工程师目前正在与菲律宾的小规模商业农民合作，创建闭环智能边缘解决方案，以监控和响应咖啡作物的实时灌溉和肥料需求。 潜在的好处包括更有效地利用农民有限的资源，大大提高咖啡作物的产量，并且在国家层面上，有可能使菲律宾重新成为世界最大的咖啡出口国之一。

菲律宾的咖啡产量从 2016 年的 68,800 公吨下降到 2020 年的 60,600 公吨，短短四年内下降了 8,200 公吨，下降了 12%，原因是气候变化以及缺乏农业技术来应对这些不确定性变化。

2017年，菲律宾政府宣布了振兴该行业的五年咖啡路线图。 该计划促使ADI与位于甲米地阿马迪奥 Minantok East 的 Amadeo 合作咖啡农场建立了合作伙伴关系。

两者共同创建了一个零误差闭环系统，可以感知和分析土壤和植物叶子的水合作用和施肥水平。 该系统能够在正确的时间和最佳水平提供水和养分，以最大限度地提高作物产量。

“扭转菲律宾咖啡产量下降趋势的努力使其成为 ADI 智能边缘技术的最佳实践地点。 我们对所看到的初步影响和未来潜力感到欣喜若狂。”COS 高级总监兼 ADI 环境团队项目发起人 Manny Malaki 说道。

边缘农业技术可以感知当地天气和小气候变化并立即采取行动，使农民能够免受天气影响，并控制可控制的内容，确保他们的作物得到适当的浇水和施肥。

ADI的太阳能供电系统利用阳光收集和分析有关土壤状况和咖啡植物健康状况的信息，将数据和指令实时无线传输到灌溉和施肥系统中。

该系统利用 ADI MAX78000 微控制器中的AI引擎，不断学习并提高其平衡水、营养素和 pH 值的能力，以应对最小的环境影响。 该解决方案能够以所需的时间间隔感测所有变量，确保作物需求得到最佳满足，以促进植物健康和生长。

面向未来

ADI和 Amadeo Cooperative Coffee Farm 的团队从 ADI 工程师的地下室里开始。 该系统的完整模型在生长灯下的单个花盆中进行了测试，并产生了有希望的结果结果。 干旱和暴雨交替，实时采集数据，同时进行水肥调整。

“我们可以立即看到边缘解决方案可能会改变种植行业游戏规则。 在我们的工程团队分析结果后，我们很高兴与合作伙伴分享信息并继续进行更多试验，”ADI 公司首席工程师兼项目负责人 Romulo Maggay 说道。

“下一步是在农场的一株植物上重新进行测试，然后很快扩展到十株植物。 Amadeo合作咖啡农场在使用这十种植物进行的为期七个月的试验中产生了一些惊人的见解。 这些结果正是我们的咖啡农现在所需要的。”Amadeo农民协会农场主兰迪·门多萨 (Randy Mendoza) 解释道。

智能边缘系统测试的第二阶段目前正在该国不同地区的三个较大农场进行，每个农场都有其独特的小气候。 所有这些都使用更大规模的系统并分析针对不断变化的热带天气模式的恢复能力。 更广泛地说，该合作社目前正在制定长期计划，以开垦未使用的土地并扩大生产。

Amadeo农业部负责人Luzviminda Amparo表示：“利用新技术最大限度地提高农作物产量是用智慧和远见应对气候变化的一个很好的例子。 我期待扩大对我们的经济和当地食物来源很重要的各种作物的合作。”

从单个工厂开始，Amadeo 合作社的 ADI 工程师和农民展示了边缘技术的前景。

菲律宾和其他国家也可以进行政府层面的合作，这可以为农民提供获得这些提高生产力和效率的系统所需的额外经济支持。

有效的推进方式

随着气候的变化，开发减轻其影响的技术至关重要。 面对日益不可预测的天气模式，智能边缘有望帮助最大限度地提高农作物产量。

通过实施闭环智能边缘解决方案，现在可以从咖啡扩展到大米和豆类——许多欠发达国家的主食。 提供这项新技术可以显着提高作物产量，降低成本，并对发展中国家和全球的粮食不安全产生积极影响。

随着世界人口的增加和城市化的发展，农业实践将继续发展。 有机会扩展 ADI 的人工智能边缘系统，以满足从大型商业农场到个人温室和家庭花园的各种需求。 除了咖啡之外，几乎所有食品生产植物都可以从自学习灌溉施肥系统中受益。

从种植和收割机械到大规模灌溉和浇水系统，技术进步长期以来一直在提高农场效率方面发挥着作用。

智能边缘技术正在彻底改变我们适应和控制家庭的方式，并为农场及其日常运营带来同样的希望。 借助智能闭环施肥系统，农民可以减轻气候变化的一些影响，花更少的时间照料和担心农作物，用更多的时间规划未来，在满足食品需求方面发挥更大的作用。

ADI 的 Malaki 总结道：“设想未来可以设计智能学习技术系统来帮助解决气候变化对农业的一些影响并扩大世界各地的粮食供应，这是令人鼓舞的。”