农业机器人：好消息，坏消息？

詹姆斯·米切尔·克罗

有研究指出，到2050年，全世界的粮食需求还会倍增。对农民来说，在向土地榨取更多收成的同时，还必须减少农耕对于环境的破坏。这一切的一切，都说明我们应当重新思考农耕的方式，并且要将自动化提升到全新的水平。

精确耕作，就需要机器人充当农民

在新型的模范农场里，精确将是关键。如果能将化学物质准确地喷洒到需要的作物上去，何苦还要在整块土地上施药呢？在将来，每一株作物都能得到恰好的投入，不多也不少，这样不但能削减化学物品的使用，还能取得更好的收成。但是说着容易，做起来就难了：欧洲和美国的那些大农场往往有数千公顷之巨，要对它们进行精确耕种，自动化就成了关键。农业工程师指出，要精确耕作，就得由机器人充当农民。

或许用不了多久，农业机器人就能认出一株株秧苗，并且用酌量的化肥和水滴来催促它们生长。另一些机器则会识别出杂草，然后用一小滴除草剂、一把喷火枪、或者一束高能激光来将它们铲除。不仅如此，这些机器还能认出各种成熟的蔬菜，并且收割下来。

机器人还会给其他方面带来剧变，比如在农业工种、耕作方式上，在土壤和土壤质量上，以及在农耕中投入的能量和碳含量上。它们能够降低污染，减少水的使用。不过对普通人来说，最显著的或许还是耕地外观的变化。有了机器人的参与，庄稼就可以在精心划分的小型农田里种植，果园里则会长满一列列二维形状的树木。

自动化农业机器也已在田野忙碌

一个多世纪以来的机械化进程，已经将世界大多数地方的农业改造成了具有工业规模的活动，其中出产谷物的农场是机械化程度最高的。另外一些作物，比如用来制作加工食品的橘子和西红柿，也已经由机器来采摘了。在数以千计的奶牛场里，奶牛也已经改由机器人来挤奶。这类产品在进入你家附近的商场之前，没有一样是经过人手染指的。

这还不够，下一代的自动化农业机器也已经在田野中忙碌开来。你可能已经见过它们，只是并未留意，因为这些机器人都扮成了拖拉机的样子。今天的这些“拖拉机”，有许多都是自动驾驶的，它们依靠GPS导航穿过田野，还能对自己的零件“说话”。而这些零件，比如一把犁、一只喷雾器等，也能向拖拉机“回话”。英国哈珀亚当斯大学研究农业技术的西蒙·布莱克摩尔举例说：“比如一部除草机就能告诉拖拉机‘你开得太快了或者‘向左开。”他还表示，这类系统正在成为标准配置。

不同的农业机车之间也在开始彼此对话。美国约翰迪尔公司2012年出售的一种复合收割机，就能和牵引式挂车联系，并且提醒司机装载谷物。德国的芬特公司也研制出了成对作业的拖拉机，其中的一台由人工操作，另一台自动驾驶，在边上模仿第一台的动作。这套系统可以有效地将农民在田野中的劳作时间减半——而这还仅仅是开始。

不过话说回来，等到充分自动化的系统开进农田时，它们就不会再是拖拉机的样子了。今天的农业机器个头和重量皆大，因此有一个重大的缺陷：它们会压紧土壤，减少孔隙，杀死有益的生物。这样一来，作物就无法茁壮生长。压紧的土壤还会增加雨水侵蚀。“我们为什么要犁地松土？主要就是为了修补大型拖拉机造成的破坏，”布莱克摩尔指出，“投入耕作的能量中，居然有8成是用来修补破坏的。这样的种地方法肯定要改。”他相信，启用成队的轻型自动机器人有望解决这个问题。他还指出，用精确取代蛮力是其中的关键。“一粒种子只要一平方厘米的土地就能生长，我们只要在那块土地上投入一小股能量，作物就能长得很好了。”

有了这样的轻型机器人，犁地就再也没有必要了，可以大大降低化肥的使用，也能降低农耕中排放的二氧化碳。当土地不再紧实，土壤就能保住原有的结构，留住有益的生物。它们还能让土壤吸收更多的水分，保持更久的肥力。具有这些能力的自动机器人已经开始在田野试验中展现气概。它们需要具备的关键能力有3种：能自动行驶，能分析眼前的场景，还要能帮助农民烧掉野草、喷洒农药或者收割庄稼。其中导航系统还是最简单的部分，特别是在有了高精度的卫星导航技术RTK-GPS之后，能使机器将自己的位置确定在2厘米之内。由德国应用科学大学的阿诺·鲁克肖森研发，目的是为一款叫做“BoniRob”的模块式农业机器人导航。BoniRob的外形像一辆四轮越野车，利用几台光谱成像仪来区分绿色的作物和褐色的土壤。它能记下每一株作物的位置，并在生长季中一次次返回原地观察它们的生长。

激光除草枪

除尽杂草是农民特别向往的一个目标，因为杂草会使有些作物的产量下降5成，甚至还多。因此，鲁克肖森下一步的计划就是，给他的机器人安装一套精确的喷洒系统，该系统仿照喷墨打印机，能够在杂草的叶片上喷洒微小的除草剂液滴。鲁克肖森估计，这项技术能够使农药的使用量减少8成。根据布莱克摩尔的计算，即便是将机器人的前期投资计算在内，这个新方法也会比传统的除草手段便宜。不仅如此，新方法还明显有利于生物多样性的维持，因为它能将除草剂杀死的植物数目减到最低。喷洒杀虫剂不是机器人清除杂草的唯一手段：试验中的样机还能用火焰喷射器和激光枪烧死杂草，这一点对于有机农业可是大有用处的。

同样的方法，或许还能节省化肥。田野试验显示，机器人能用传感器测量每一株小麦的氮水平，然后酌量施肥，并由此将整块田地的化肥使用削减8成以上，做到物尽其用。一方面是化肥减少使用，一方面是土壤变松、蓄水能力加强，结果就是河流和水道变得更加健康。除此之外，还有一个不言而喻的好处：化肥的工业生产造成的大量碳排放，在精确施肥之后也能有所缓解。

接下来的难题就是，如何区分杂草和作物。研究者正在研发相应的机器视觉系统，希望能借助叶片的不同形状来辨认比如杂草和甘蔗的不同。不过澳大利亚野外机器研究中心的萨拉·苏卡黎表示，由于缺乏资金，这方面的研究仍然进展缓慢。和苏卡黎一样，布莱克摩尔也认为农业机器人的运营没有技术上的障碍。目前已经有人对配备了机器视觉的机器人做过试验，比如丹麦的HoriBot。结果证明，这些机器人的确能够在田野中辨别野草，并且酌量喷洒除草剂。另有一些试验显示，机器人灌溉系统能够将用水削减一半。

未来的劳动力短缺问题

像中国这样快速发展的国家同样面临田间劳动力短缺的问题。荷兰瓦赫宁根大学的机器人研究者艾德特·凡·亨登指出：“农业工作没有趣味和声望可言，收入一般也不高，工作内容却又累又脏，所以大家都希望进入城市，去工厂或办公室工作。虽然人口在增加，也都需要吃饭，愿意从事农业生产的人口却在急剧缩减之中。”美国农业部的琳达·加尔文和加利福尼亚大学戴维斯分校的菲利普·马丁研究了机械化的趋势，以预测美国的农场在劳动力缩减的未来将何去何从。现在的美国农场中有大量移民劳工，主要来自墨西哥。然而移民潮正在减缓，许多在美国工作的外国人都准备返回祖国了。美国劳工部开展的“全国农业工人调查”在过去25年内询问了5万多名农业工人，在近几年的调查中，超过半数的受访者都是非法移民。这个群体因为法律身份、教育水平和语言技能而无法从事其他许多职业，但是即便如此，他们当中的大多数也会在10年之内离开农场，转而从事其他对体力要求较小的职业。而且，雇佣成本的上涨一直在推动农场采用节约人工的技术。

农业机器人或许对仰仗土地维生的劳工来说不是什么好消息，对农场主又如何呢？虽然有研究指出，机器人挤奶对于牧场的整体收益冲击不大，但是机器毕竟为奶农省去了每天挤奶的苦工。布莱克摩尔的计算则显示，农业机器人可以带来可观的经济利益，比如在谷物地和甜菜地里，机器人就能将每公顷的除草成本减少约两成。对经营有机农场的人来说，机器人的收益就更大了，因为劳动力在他们的总成本中所占的比重达到5成以上。对丹麦有机农业的一项研究指出，即便在计算了机器的购买和维修费用之后，农业机器人依然能将去除杂草的成本减去一半之多。

农业机器人广泛应用将会带来的变化

约翰·斯特莱德任职于支持有机农业的英国土壤协会，了解到机器人技术能够减少农药的使用，他感到相当兴奋。不过他也提醒说，其中的风险同样值得研究。比如，农业机器人到底能不能降低食品价格？布莱克摩尔认为，只能说也许。决定食品价格的因素多种多样，从气候到超级市场的价格战，都有可能使价格或升或降。长远来看，自动化是否就能使果蔬变得便宜，这一点是很难断定的。但是降低了在农耕中投入的能量，我们至少就有机会把农产品的价格降下来。

除此之外，农业机器人的广泛应用还可能在超市中造成其他变化。在英国赫尔大学研究农业的路易斯·哈罗维指出，用机器人挤奶可能会影响奶牛的基因组成，因为奶农会挑选那些“对机器人友善”的奶牛，也就是乳房形状、甚至性情都投合自动化的奶牛，并且用它们来繁殖后代。他还指出，根据同样的道理，农业机器人或许还会影响进入商场的水果和蔬菜的种类，因为农民或许同样偏爱那些适宜自动化的作物，比如叶片形状不容易被机器人认作野草的，就有可能受到青睐。

还有一件事很难避免：这些机器最终将改变田园的景观。苏卡黎认为，等到人们在设计农场时就将农业机器人考虑在内的时候，机器人农业的春天就真正到来了。到了那时，田地将重新分割成小块，作物将种植成一格一格，而非一列一列，果树也会修葺成二维的形状，以方便采摘。虽然由机器人培养的这种奇怪的几何形农田还不会马上出现，但是它总有一天会出现的。