無人駕駛農機最大挑戰不是技術,而是建立信任

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本文來自微信公眾號“機器之能”(ID:almosthuman2017),編譯:吳昕,36氪經授權發布。

作為最受期待的農業機器人之一,無人駕駛拖拉機為從先進技術供應商到立法者的每個人都提出了一個有趣的難題。大多數行業專家都認為,技術能力就在那裡。與其說是「何時」,不如說是「如果」的問題。問題不在於如何開發無人駕駛拖拉機,而在於如何規范並建立信任。

雖然農民通常渴望採用自動機器來消除他們最耗時的任務之一,但在此類機器進入市場之前,必須考慮廣泛的潛在問題。FIRA 2020 主題演講討論了「無人駕駛的農業,是否可能?」,兩位主題演講人和四位小組成員分享了他們的見解。

其中,演講者之一苗圃種植批發商 Chatelain N ursery技術負責人 Andrea Bertolini 分享了立法者可能會監管自動拖拉機的多種方式(鑑於法律制度差異,我們沒有編譯這部分)。另一位演講者John Deere 歐洲戰略標准經理(Strategic Standards Manager)Christophe Gossard 討論了無人駕駛農機在風險評估以及安全和安保問題。

在隨後圓桌會議上,Antoine Chatelain、 Naïo Technologies CEO Aymeric Barthes、歐洲領先的德國電池生產商 VARTA Ag 解決方案總經理 Gordon Clements 以及全球最大農藥生產商Syngenta(先正達) CIO/CDO Greg Meyers 等四位成員討論了開發、部署並最終在全球范圍內採用無人駕駛拖拉機,需要克服哪些挑戰。本文詳細介紹了這些業內專業人士觀點。

五年前,世界六大領先農業機器人公司之一 Naio Technologies 在法國圖盧茲發起了第一屆FIRA(農業機器人國際論壇),旨在交流和分享農業與科技知識。

一無人駕駛農機,真有可能?

重要的是農民與消費者是非常不同的,他們一生中只有40次機會去做正確的事,去謀生,去繼續經營農場,所以,他們不會在未經證實的事情上冒太多風險。– Greg Meyers, 先正達

如果無人駕駛拖拉機取得成功,這是可能的。

雖然人們很容易沉迷於無人駕駛拖拉機的未來幻想,但先正達公司的首席信息和數據官Greg Meyers認為,農業已經在那裡了。

「在這個領域,農業在很多方面都遠遠領先於消費者領域。」「我的意思是,拖拉機已經自動駕駛20年了,這比汽車要先進得多,而且有記錄表明,自動駕駛的拖拉機比人類操作更省力。」

全自動拖拉機已經在路上了,但這並不意味著農民們會立即接受這項技術。Meyers 指出,許多農民還在使用他們父母和祖父母輩的方法。

「從你把種子埋進地裡的那一刻起,農業就是一項復雜的努力,有成千上萬種不同的因素可能會阻止種子發揮其全部基因潛力。」「所有這些事情都需要人類做出數百個,甚至數千個決定。在很多情況下,農業仍然是一門藝術。這在很大程度上依賴於直覺、判斷和經驗。」

Meyers 還說,在無人駕駛拖拉機問世之前,還需要走很多步。雖然進展緩慢,但自動駕駛功能將繼續使目前的設備變得越來越智能。這些先進的技術還有很多可以提供的。

「人類不擅長管理大量可變性,他們擅長平均,」Meyers 說。「今天的農業作業還是很普通。你仍然在使用殺蟲劑,在整個土地上噴灑類似的東西。但是,從長遠來看,你將能夠察覺到一些地塊上相對較小的差異,並有可能針對不同的植物進行不同的種植,」他繼續說。

「這不是人類的認知能力所能做到的,但我認為,這是計算機和數據科學,最終是機器,在共同努力下可以解開的。」這將是一個徹底改變農業生產方式的全新機會。

再生農業就是一個例子,通過各種實踐最大限度地提高土壤和田間的生物多樣性。這些做法非常耗時。每天花大量時間在拖拉機上的人不可能做出大規模改變,即使是那些經常吸引客戶的改變。

「需要指出的是,農民與消費者非常不同,因為他們一生中只有 40 次能把事情做好、謀生並傳承農場,所以他們不會冒很大的風險在未經證實的事情上,」Meyers 說。

「我認為,除非人們對這些算法的工作原理產生信任,並且他們可以在該特定領域取得成功,不僅僅在演示和測試中,而且在特定領域實踐中成功,他們還需要一段時間才能願意接受生產與依賴計算機和算法為他們做出決策所帶來的相關風險。」

然而,無論其分析能力如何,智能技術仍然不完善。大自然往往會給農業機器人帶來很多變數。有時很難找到能夠有效應對各種元素和整體環境的硬件。

Meyers 說這些事情需要時間,但一些可重復的任務,比如播種和收獲,受益於成熟的機制和人工智能。無人駕駛拖拉機也將效仿。甚至安全系數也隨之而來。

「就像 1920 年代一樣,每個人都擔心汽車,擔心 800 磅重的機器在街道上行駛並傷害人們。」 Meyers說,「但我們做到了,(在無人駕駛農機上)我們也將做到這一點。」

真正關乎的是可靠性和我們對這些系統的信任。——Antoine Chatelain,Chatelain Nursery

如果農民可以依賴這些機器,這是可能的。

在法國勒蒂萊的一個家庭農場、苗圃和花園中心,18歲的 Antoine Chatelain 正負責率先將機器人技術融入傳統業務。Chatelain Nursery 是 Antoine 父親的產業, 年輕的 Chatelain 負責技術方面。他認為,無人駕駛拖拉機會改善農業工作。

「現場已經有使用GPS的拖拉機,但我們所看到的是,並不是所有任務都可以通過當前技術自動化。」Chatellain 說。

「我相信人工智能和其他系統可以極大地改善我們的能力,我認為,最終我們只需要完成部分工作。人工智能、自動拖拉機和其他車輛將大大減少另一部分工作。」

具體來說,Chatellain 設想了一個未來,先進的技術有助於增強決策。他說,農村永遠不會實現完全自主,相反,人工智能的價值主要在於繼續執行密集、重復任務,為與機器人相關的新工作創造發展空間。

如果說當前這一代農業機器人有什麼啟示的話,那就是在無人駕駛拖拉機成為一種可行的選擇之前,需要對這項技術進行優化。從Chatelain的經驗來看,最大的問題是可靠性。

「有時機器人工作得很好,我們沒有看到任何工作問題。」「機器人完成了它的工作,這是一個巨大的成功。但機器也可能在一瞬間傷害到作物。你可能會遇到一些問題,部分原因是輸入了錯誤設置或與機器人功能不符的環境變量。」

Chatelain 說,擁有成本也可以是預防性的。不過,一旦購買,這些系統幾乎不需要人工監督而且運行成本非常低。

「對我們來說,無人駕駛拖拉機和機器人真正關乎可靠性和我們對這些系統的信任。」他說。

如果可能的話,農民可以幫助創建一個安全的環境,將自動機器人運行區域周圍設置障礙和標識。——Aymeric Barthes, Naïo Technologies

如果機器人製造商能夠提供適當的培訓,這是可能的。

Naïo Technologies CEO Aymeric Barthe 認為,農業機器人已經對農業產生了巨大的影響。現在已經有大量的機器人在蔬菜和藤蔓上工作。他表示,無人駕駛拖拉機進一步顛覆現狀只是時間問題。

「我認為我們必須牢記的最重要的事情是安全,」他補充說,這是適當的訓練發揮作用的地方。

「使用機器人時,你需要對機器人進行大量訓練,瞭解它們是如何工作的,瞭解如何將機器人集成到現場,如何將機器人設置為正確配置,」Barthes 說。

「在你使用機器人的時候,我們有集成方面的技術支持,所以,我們也有很多事情要做,培訓是非常關鍵的。」

這意味著不僅要培訓最終用戶,還要培訓分銷商。當客戶瞭解了這些技術,他們就更有可能使用它們並將其傳播出去。知道如何使用機器人的經銷商可以通過更強大的手段來銷售產品並減輕消費者潛在恐懼。

在安全問題上,無人駕駛拖拉機似乎比全自動汽車更容易進入市場。無人駕駛汽車在公共領域運行。而農場可以私域化。「農業機器人在遠離公共區域的田地裡工作,」Barthes說。

「如果可能的話,農民可以幫助創建一個安全的環境,在自動機器人運行區域周圍設置障礙和標識。這與無人駕駛汽車非常不同,因為你不能將公共區域私有化。」

除了管理潛在安全問題,這家推出來Oz、Ted 和Dino除草機器人的創新公司也關注於盈利能力。

Barthes認為,要想成功,機器人業務必須有利可圖。而農業機器提高價值的一個方法是解決電力問題。無人駕駛拖拉機也需要解決與電池相關的問題,類似 Naïo Technologies這樣的公司已經在考慮這些問題了。

「當機器人裝有電池時,就要為電池充電,必要時還必須派人為電池充電,這就有問題,」Barthes 說。

「你的盈利能力就會有問題。我們需要讓農業機器人像家用吸塵器一樣,所以我們設計了一個帶有太陽能電池板的拖車自動為機器人充電。」

電池,特別是在農業機器人的應用中,會受到沖擊振動以及相當惡劣環境條件的影響,比如天氣、雨水、陽光直射等。—– Gordon Clements, VARTA Ag

如果技術強大,這是可能的。

德國電池生產商 VARTA 的解決方案總經理 Gordon Clements以電池和電源為例,說明了在開發有效的自動機器方面,技術發揮的重要作用。畢竟,為自動拖拉機和其他農業機器人提供動力的電池需要耐用、智能和適當優化。

「從電力(power)角度來看,無人駕駛農業已經成為可能。」Clements說, 「我們現在面臨的挑戰主要是電池、充電器和充電的可用性。」

「給電池充電的想法可能是成功關鍵。」他繼續說。「最大挑戰是真正將充電器和電池結合在一起,並將人工智能和機器學習直接引入電池,這樣,我們就可以在前進的過程中優化電池和充電器。」

目前,VARTA提供兩種類型的解決方案。第一種是專門為製造特定尺寸和電力需求的機器人客戶設計定製電池。這種電池獨一無二而且價格昂貴,只賣給該特定客戶。對於初創公司,VARTA提供了一個更便宜的解決方案。選擇二是一個現成模型,這是一個簡單、可靠和安全電源。

對於電池,安全從一開始就是一個關鍵問題。所有用於製造電池的材料都必須通過安全標准。這些組件必須以安全的方式組裝在一起。自動化生產線用於最小化產品質量偏差,並確保電池能在安全窗口內運行。

「電池,特別是在農業機器人的應用中,會受到震動和相當惡劣的環境條件的影響,比如天氣、雨水和陽光直射。」

「所有這些都需要考慮到包裝和電池的實際安置方式,前提是你能正確處理所有這些問題,而且供應商能夠把這些東西提供給你。然後,安全問題可以以這樣一種方式進行管理,即它對最終用戶構成非常小的風險,如果存在風險的話。」

需要更換電池時,目標是更換模塊而不是電池本身。Clements說,這將使農民能夠在沒有專家幫助的情況下安全地改變農場電力來源。一個更好的選擇是使用無線解決方案。最近,VARTA與電源公司IN2Power創建了一個這樣的方案。

「這裡要輕鬆得多,」Clements 說。「你可以管理花費方案,如果我們能知道電力消耗情況以及收費制度,我們基本上可以收集這些數據,針對每個單獨應用、甚至每個農民加以優化。」

電池和機器人之間的對話也是必不可少的。Clements 表示,並非所有的農業機器人或無人駕駛拖拉機都能與標准電池模塊對話,有必要建立一個通用網關。VARTA也已經開發了一個。

「我們基本上可以實現終端客戶需要的任何協議,」他說,「為他提供一個完全集成的套件,而不必偏離標准電池模塊,進而失去標准模塊帶來的優勢。」

安全、保障和上市之旅

從製造商的角度來看,約翰•迪爾歐洲戰略標准經理(Strategic Standards Manager) Christophe Gossard 提出了在無人駕駛拖拉機成為現實之前需要解決兩種挑戰。首先是管理安全和保障;第二是將自主機器推向市場的法律成本不要太高。

Gossard 說,當談到歐洲產品安全時,風險評估是通過製造商完成的。如果沒有可用的標准(尤其是對於較新的技術),則可能有可以應用的國際或行業標准。這與美國等地通過律師團隊在法庭上進行風險評估有很大不同。

對於新技術風險評估,由原始設備製造商 (OEM) 提供支持。Gossard 解釋說,OEM的工作是驗證可設備的一致性,既可在地裡使用,也可能透過公共網絡流通。

Gossard 指出,製造商可以使用歐洲和國際標准,以便根據未來法規對機器進行適當的風險評估,以取代當前的機械指令 (2006/42/EC)。從那裡,製造商可以將新技術(物聯網設備、人工智能/機器學習、網絡安全、自主功能等)集成到基本健康和安全要求中,同時保持高安全和安保要求,並保護 OEM 免受潛在訴訟。

在連接方面,Gossard 認為,需要一個基於許可分佈式賬本 (PDL)/私有區塊鏈的穩健架構。他說,PDL 與認證流程相結合,將為最終用戶提供信任,同時確保與其他設備互連的開放性,從而完成運行自動駕駛汽車所需的生態系統。

Gossard 說,新的立法框架和符合性聲明對於想要部署自動駕駛汽車的行業來說非常重要。Gossard 解釋說,這樣做有好處,包括自我認證、消除行業和中小企業的市場壁壘、削減不必要的成本以及避免製造商承受不成比例的行政負擔。他認為,讓小型企業擁有一個完整的法律團隊來處理因先進技術而產生的任何問題是沒有意義的。

考慮連接性:基於許可分佈式賬本 (PDL) 的穩健架構與私有區塊鏈,Christophe Gossard、John Deere

隨著行業越來越接近將無人駕駛拖拉機推向市場,新的挑戰將會出現。圍繞先進技術的主要問題之一集中在數據上。Gossard 說,數據主權確實是歐盟委員會目前討論的核心,德國和法國也有很多關於開發新產品和新技術的標准架構討論,尤其是傳感器產生的數據。

沒有人知道這些討論會產生什麼結果。然而,Gossard 更喜歡關注未來,在問題出現時處理它們。

「我的公司過去常說,我們需要腳踏實地,眼睛盯著地平線,」他說。「今天的拖拉機需要大量時間,投入大量時間,而且為農民提供的價值很少。我們生存需要的是讓農民為未來找到解決方案。」

來源 | GOFAR

參考鏈接

https://www.agricultural-robotics.com/news/farming-with-no-tractor-driver-is-it-possible

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