初创公司推出 AI 驱动的精准授粉机器人,代替蜜蜂为番茄授粉

by Tony Kontzer

全球温室番茄种植面积近 50 万英亩,大约是曼哈顿市的 35 倍。换句话说,番茄多到摘不完。

种植番茄不仅仅需要土壤、水和阳光。番茄属于自花授粉植物,但是需要借助外力将花粉转移到雌蕊。

这通常是熊蜂的工作,它们振动翅膀,发出“嗡嗡”的声音,使成熟花粉粒释放出来。

然而,以色列初创公司 Arugga 研发出一种 AI 驱动的授粉机器人,代替熊蜂对番茄进行授粉。这款机器人利用计算机视觉确定需要授粉的花朵,然后向它们发射空气脉冲,模仿熊蜂授粉的原理,通过振动促进番茄完成授粉。

Arugga pollinating robot
Arugga 的新款商用机器人将于今年晚些时候上市。

机器人的性能与熊蜂不相上下,在某些情况下甚至可以将授粉效率提高 5%,它们有可能执行其他任务,并在此过程中收集和分析数据。

与人造蜜蜂竞争

为了避免听起来像是 Arugga 打破了大自然的微妙平衡,公司高管强调,授粉机器人不会取代在我们花园里嗡嗡作响的野生熊蜂。

Arugga 联合创始人兼业务发展副总裁 Eytan Heller 说道:“我们取代的实际上是人造蜜蜂。“它们长在实验室,装在蜂箱里,里面装有 100 只。种植者将蜂箱分布在他们的温室周围,让这些蜜蜂进行授粉。”

换句话说,与其强行侵入一个物种,Arugga 称这是在减少对非自然熊蜂生产的需求。Arugga 设想种植者购买多个可靠的机器人,代替装有批量生产的蜜蜂的蜂箱。

Arugga 的目标市场还包括不允许进口熊蜂的国家/地区。比如澳大利亚采用的是人工授粉。在这种情况下,Heller 说道,Arugga 机器人的应用并没有牺牲授粉质量,相反作物产量还提高了 20%。

机器人沿着两排植株之间的轨道前行,捕捉每朵花的图像,然后运行 Arugga 的 AI 算法,便可立即确定它们是否准备好授粉。Heller 说道,Arugga 目前可以确保一公顷(约 2.5 英亩)的授粉工作需要 3.5 个机器人来完成。明年 Arugga 将推出一种改进算法,届时这一数字有望降至 2.5 个,他认为距离实现每公顷 1 个机器人的目标并不遥远。

Heller 表示,除了提高授粉效率外,Arugga 的机器人还可以帮助种植者避免熊蜂授粉带来的诸多问题。例如,蜜蜂不能在极端高温下工作,它们可能在花朵之间传播病毒,而且它们不受控制,无法精确测量其成功率。

Heller 进一步说道:“借助我们的解决方案,您可以实时监控授粉情况,而且很快就能看到成效。我们的目标是提高同一空间的产量,这对种植者来说颇为有益。”

为了实现这个目标,种植者租用 Arugga 机器人,每月按每公顷覆盖面积支付费用。

Arugga robot in tomato growhouse
Arugga 原型在美国温室中试用。

Arugga 直到最近才推出其商用番茄授粉机器人,与澳大利亚蔬菜种植商 Costa Group 合作,为其前 10 公顷的番茄种植区授粉。此外,Arugga 与美国一家大型种植商合作,成功完成一项试验,目前还有很多的试验正在进行中。

NVIDIA 技术提高应用程序的智能化

Arugga 使用 NVIDIA Metropolis 平台开发和部署其计算机视觉系统。Arugga 使用 NVIDIA 的预训练模型 YoloV4 和 NVIDIA TAO 工具包,在其定制数据集上进行训练。它使用 NVIDIA DeepStream SDK 处理来自温室的原始视频,外包标记工作,然后根据标注图像准备训练数据集。

Arugga 每个月都会添加几批新的标注数据至其数据集,然后重新训练模型,并将其与先前的模型进行比较。因此模型逐渐完善,随后使用 TensorRT 将其导出到机器人。

Arugga 的机器人基于现成的 CART 算法,使用 NVIDIA Jetson Xavier NX 模组,该模组将算法带到边缘端,从而构成 AI 驱动的机器人。

Arugga 软件经理 Ori Shalev 表示:“我们很难想象,如果没有使用 NVIDIA 技术,我们如何达到相同的性能。成为 NVIDIA Metropolis 合作伙伴计划的一员,早早获得 NVIDIA SDK,进一步增强和加快了我们的 AI 开发工作。这种关系非常重要。”

扩大工作范围

展望未来,Heller 设想为 Arugga 机器人增加更多的 AI 模块,使它们能够承担额外的任务。例如,Heller 认为 Arugga 可以扩大机器人的工作范围,如检测病虫害、治疗受病植物或者应用有益的解决方案来促进植物健康。

Heller 表示:“我们将我们的解决方案视为种植者最终实现多任务的平台,有点像拥有一把瑞士军刀。”

他还说道,Arugga 可以利用机器人为其他需要类似授粉方式的植物授粉,比如蓝莓。除此之外,这款机器人还可能用于其他未预测到的地方。

Heller 继续说道:“我们很高兴能在这个领域工作。总的来说,农业在机器人技术和工作效率方面落后于其他行业。”

也就是说,Arugga 专家组尽可能不让自己的精力过于分散,而是将重点放在第一款产品的推出上。

Heller 表示:“除了番茄之外,我们还会开展进一步研究,将这款机器人用于其他植株。”

图片来源:Arugga AI Farming Ltd. 页面顶部图片为公司创始人 Eytan Heller(左)和 Iddo Geltner(右)。