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农业的未来真要用机器人取代农民吗?(2)

激光除草枪是农民清除杂草的特殊目标,因为杂草会使一些作物减产50%以上。因此,鲁克肖森(Rookshawson)的下一个计划是为他的机器人安装一个精确的喷洒系统,该系统类似于喷墨打印机,可以在杂草的叶子上喷洒微小的除草剂滴。洛克肖森估计这项技术可以减少80%的杀虫剂使用。根据布莱克摩尔的计算,即使包括机器人以前的投资,新方法也比传统除草方法便宜。不仅如此,新方法显然有利于生物多样性的维持,因为它可以将除草剂杀死的植物数量减少到最低限度。喷洒杀虫剂不是机器人清除杂草的唯一方法:测试中的原型也可以用火焰喷射器和激光枪燃烧杂草,这对有机农业非常有用。

同样的方法可以节省肥料。田间试验表明,该机器人可以利用传感器测量每株小麦植株的氮素水平,然后适当施肥,从而将整个田间的肥料用量减少80%以上,从而最大限度地利用一切(见《美国土壤科学协会杂志》,第73卷,第1566页)。一方面,减少了化肥的使用;另一方面,土壤变松,蓄水能力增强。结果,河流和水道变得更加健康。此外,还有一个不言而喻的好处:化肥工业生产造成的大量碳排放也可以在精确施肥后得到缓解。

下一个问题是如何区分杂草和庄稼。研究人员正在开发相应的机器视觉系统,希望借助不同形状的叶子来识别杂草和甘蔗之间的差异。然而,澳大利亚现场机器研究中心的萨拉赫苏卡里耶(Salah Sukkarieh)表示,由于缺乏资金,这一领域的研究仍然进展缓慢。“如果农业机器人的分配与采矿和国防项目的分配相等,问题就可以解决。问题是农业研究没有那么多钱。我们现在只能向其他行业学习,等待他们的经验渗透进来。”但他也表示,即便如此,机器人视觉将在几年后准备就绪。

和苏卡里一样,布莱克摩尔也认为农业机器人的操作没有技术障碍。目前,一些人已经在配备机器视觉的机器人上做了实验,比如丹麦的HoriBot。结果表明,这些机器人能够真正识别田间杂草,并适当喷洒除草剂。其他测试表明机器人灌溉系统可以减少一半的用水量。“现在是技术,只有投资,”布莱克摩尔说。

在日本,政府接管了农业自动化的工作。目前,日本只有40%的粮食是自己种植的,因此日本比其他任何国家都更加依赖粮食进口。然而,日本政府计划在未来10年将这一比例提高到50%。随着人口老龄化和农民数量减少,国家也将注意力转向机器人。

目前,北海道大学的野口勇正在主持一个旨在将农业机器人推向市场的研究项目。这个为期五年的项目由日本农林水产省投资800万美元,旨在实现农业从播种到收获的各个方面的自动化。这项研究将集中在日本三种标志性作物上:水稻、小麦和大豆。研究小组计划于2014年在农田中测试原型。野口说:“五年后,我们将把它们投放市场。”。

机器人可能会碰到行走的人或迷路的牲畜,这是野口的一大担忧。因此,他与德国博世机械公司合作,为机器人配备激光和超声波传感器,以便它们能够在有撞击迹象时随时待命并刹车。作为后备计划,机器人还将配备触觉缓冲器,即使它撞到了什么东西,它也可以立即停止。

除了日本,还有另外两个地方也受到农村劳动力短缺的制约。农业机器人可能很快会出现33,354个,即北美和西欧。像中国这样一个快速发展的国家也面临着这个问题。荷兰瓦赫宁大学的机器人专家埃尔德特范亨滕(Eldert van Henten)指出:“农业工作没有兴趣或声望,收入一般不高,但工作内容又累又脏,所以每个人都想进城在工厂或办公室工作。尽管人口在增加,每个人都需要食物,但愿意从事农业生产的人口却在急剧减少。”

美国农业部的琳达卡尔文和加州大学戴维斯分校的菲利普马丁研究了机械化的趋势,以预测劳动力减少时美国农场的未来走向。美国农场有大量移民工人,主要来自墨西哥。然而,移民的涌入正在放缓,许多在美国工作的外国人准备返回祖国。美国劳工部进行的“全国农业工人调查”在过去的25年里询问了5万多名农业工人。近年来,超过一半的受访者是非法移民。由于他们的法律地位、教育水平和语言技能,这个群体不能从事许多其他职业,但即使如此,他们中的大多数人将在10年内离开农场,转而从事体力要求较低的其他职业。

卡尔文和马丁还指出,不断上升的就业成本一直在推动农场采用节省劳动力的技术。他们举葡萄干生产为例:2000年的丰收压低了葡萄价格。随着利润大幅缩水,农民们找到了省钱的方法。起初,劳动力是他们的主要支出之一,33,354个美国农场平均将生产成本的42%用于劳动力。农民已经改造了葡萄酒生产商的收割机,并将它们应用于他们的农场。到2007年,加州将近一半的葡萄干已经被机器收割了。劳动力一度有5万人,现在已经缩减到3万人。

农业机器人对以土地为生的劳动者来说可能不是好消息,但是农民呢?尽管一些研究指出,机器人挤奶对牧场的总收入没有很大影响,但这种机器让奶农免去了日常挤奶的苦差事。布莱克摩尔的计算表明,农业机器人可以带来可观的经济效益。例如,在谷物田和甜菜田,机器人可以降低每公顷除草成本约20%。对于那些经营有机农场的人来说,机器人的好处甚至更大,因为劳动力占他们总成本的50%以上。一项对丹麦有机农业的研究指出,即使计算了机器的购买和维护成本,农业机器人仍然可以将除草成本降低一半。

机器人农场

约翰斯特赖德,为支持有机农业的英国土壤协会工作,非常兴奋地得知机器人技术可以减少杀虫剂的使用。然而,他也警告说,这些风险也值得研究。他说:“是否引入任何新技术取决于我们能否清楚地解释它的好处。”

例如,农业机器人能降低食品价格吗?布莱克摩尔认为,只能说可能。决定食品价格的因素有很多。从气候到超市的价格战,价格可能会上涨或下跌。从长远来看,很难判断自动化是否能让水果和蔬菜更便宜。但是通过减少农业能源投入,我们至少有机会降低农产品价格。

此外,农业机器人的广泛使用可能会导致超市的其他变化。英国赫尔大学研究农业的刘易斯霍洛韦(Lewis Holloway)指出,用机器人挤奶可能会影响奶牛的遗传组成,因为奶农选择“机器人友好型”奶牛,即乳房形状甚至气质与自动化兼容的奶牛,并利用它们繁殖后代。他还指出,根据同样的原理,农业机器人也可能影响进入商店的水果和蔬菜的类型,因为农民也可能更喜欢适合自动化的作物,例如那些叶子形状不易被机器人识别为杂草的作物。

还有一件事很难避免:这些机器最终会改变农村的景观。Sukari认为,当人们在设计农场时考虑到农业机器人时,机器人农业的春天将真正到来。届时,田地将被细分成小块,作物将成排而不是成排种植,果树将恢复到二维形状以便采摘。尽管机器人耕种的这种奇怪的几何农田不会马上出现,正如sukari所说,“总有一天会出现的。”

Van Hunden也同意这一说法,他回忆道:“当我们在20世纪90年代中期开始测试机器人技术时,农民的态度受到了嘲笑和怀疑。但当我们展示一台黄瓜收割机时,他们立即问我们明天能否买下它。”