北京世園會背後：科技帶來的園藝之美

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By 超神經

場景描述：基於計算機視覺、傳感器、物聯網等技術，打造園藝機器人，可進行種植、澆灌、除雜草、搬運盆栽等工做，將園丁從重複、費力的勞動中解放出來。

關鍵詞：計算機視覺 傳感器 物聯網 軟體機械臂

北京世界園藝博覽會在 4 月 28 日盛大開幕。

2019北京世園會是繼昆明世園會、上海世博會和首屆中國國際進口博覽會以後，我國舉辦的級別最高、規模最大的國際性博覽會

世界園藝博覽會，也叫世界園藝節，是最高級別的專業性國際博覽會。博覽會匯聚了各國園林園藝精品、奇花異草，旨在促進世界文化的交流，同時又集文化與科技成果爲一體，爲參會者帶來最盛大的視聽盛宴。會期一般爲 6 個月，從晚春一直到中秋。

與以往 37 屆都不一樣，北京世園會是史上首屆 5G 支撐的智慧世園。在園區內，觀衆能深切感覺到，科技和園藝相互融合的美妙之處。

北京世園會園區內隨處可見 5G 身影

園區內到處是智能設備，無人車移動售貨機，無人船，大數據以及可視化服務，遊客還能夠體驗 VR 無人機飛行體驗系統，經過 VR 技術縱覽世園美景。

北京世園園區內的檢測無人船

以物聯網和 5G 爲「神經」，以大數據與人工智能爲「大腦」，本次世園會讓遊客體驗到科技與天然融合的美妙。

事實上，園藝與人工智能早已有了交集。

當 AI 邂逅園藝

園藝做爲一項藝術與種植業之間的交叉產業，全稱爲園林藝術，是指和園子有關的工做，包括工具，工藝，技術，手藝等。

園藝包括園地栽培，果樹，蔬菜，觀賞植物的種植，繁育藝術和生產加工。

立體園林藝術

園藝的發展在很大程度上，要依賴於工人對植物或做物的精心管理，在美麗優雅的園藝造型背後，每每是工人們付出的不少勞力和心血。好比要掌握長勢，消除病害，灌溉，搬運等，當面對數量巨大的園藝生產來講，這個工做量會讓工人吃不消。

因而，人工智能不能坐視無論了 ，它決定來出手解救各位園丁。

其實要走的路徑也很簡單，經過機器人或者機械設備代替勞力，用機器學習，AR 和 VR 技術，去監控和調節植物的生產環境。

正在播種的園藝機器人

在已經報道的例子中，有不少方案都已經在發揮着功效。好比利用傳感器和物聯網，對數據進行分析和監控，經過精細操做的軟體機械手臂幫助勞做，打造出精確的雜草控制機器和最早進的包裝工具等。

園藝小能手 1 號：BIGTOP

對於盆栽的培育，在種植以後，須要給它施肥和澆水，直到它達到合適的尺寸後，才能修剪整理以便出售。

好比在發芽至出售的整個生長過程當中，苗圃灌木須要平均移動四次，以提供最大化生長所需的最佳空間。這些照料過程十分耗費人力，還會被玫瑰之類的植物刺到。

爲此，AIS 公司（ Advanced Intelligent Systems ）開發出了一款園藝機器人 BIGTOP。它是一個配備了機械臂的自主運輸車，可以以正確的姿式搬運和轉移盆栽。

BIGTOP 靈活的小爪子，正在搬運盆栽

由於配備了導航系統和物體識別功能，BIGTOP 除了搬運，還可以按照要求，給盆栽排序，擺出相應的造型。甚至自動統計和調度關於某種植物的庫存和分配狀況。

固然，這個機器人可不只僅只是個搬用工，它還能利用計算機視覺技術，檢查和監控植物的健康情況。

以後，它可藉助雲端系統，將生病植物的圖片傳給園丁，園丁能夠根據照片診斷並給機器人發送相應對策。同時，若是它「察覺」某個植物過於繁茂， BIGATOP 就會進行相應的修剪。

園藝小能手 2 號：Herbot

一家叫作 kickstarter 的公司推出一款人工智能室內園丁 Herbot，這是一個長方體帶有透明玻璃壁的盒子，它能夠將園藝管理變得智能化。使用 Herbot ，能夠在任何地方種植喜好的植物。

Herbot 能夠種植蔬菜、水果、觀賞性植物

這種智能園藝機器人可以在任何氣候下使用，經過應用程序控制的系統自動進料，澆水併爲植物提供足夠的光照。

此外，還能夠從用戶的偏好中學習，以有效的方法種植有機食品和藥草。此時，人須要作的只是選擇植物種子，將它們放入 Herbot 箱子內，接着就能夠作一個「坐享其成」的園丁了。

用戶能夠在手機客戶端查看植物的實時信息

此外，Herbot 兼容智能家居設備，並內置了 Google 智能助理，高清直播攝像頭和 LED 觸摸顯示屏。你能夠和植物互動，向谷歌詢問食譜，併爲植物生長製做很酷的延時視頻。

Herbot 還有一個高清直播攝像頭，能夠看到植物的實時信息。從顯示屏上可以快速查看溫度和水位等基本信息。

園藝小能手排排坐

以上所舉只是冰山一角，還有不少方案都在各個方面爲園藝事業發揮着功力。

澆灌：一款叫 GardenSpace 靜態機器人，可以按需自動澆灌植物，只須要聯網，太陽能電池供電，就可以根據植物的信息提供合理的澆灌方案，並跟蹤每一個植物的健康數據，如葉綠素水平，植物和土壤的溫度。

一個名叫「Fambot」的園藝機器人正在澆水

最牛的是，它還能夠充當「保安」，機器人配備的動態感應 360 度視角攝像機，能夠在動物非法闖入時，經過噴水驅趕。對應的應用程序，甚至能夠告訴做物的種植順序，能夠說至關貼心了。

除雜草：還有一家叫博世的德國公司，它發明了一種可以快速除雜草的機器人 BoniRob，可以比工人和除草劑更快地殺死雜草。

BoniRob 憑藉計算機視覺分辨雜草並將其踩倒

BoniRob 配備有攝像頭和導航小車，它在田地裏穿梭，利用圖像識別技術，辨認出雜草，而後用 1 釐米寬的鑽頭每秒踩兩下。這樣，雜草就不會超過農做物。

Huxley 公司基於物聯網和傳感器等手段，可以實時的掌握和調整溫室的環境，打造最有利的條件

人工智能變革傳統園藝

隨着技術的發展，技術的做用在園藝中，發揮着愈來愈大的做用，也許那些傳統栽培植物的方式，慢慢就會淡出歷史的舞臺。

但在設計和審美造型上，也許園藝設計師仍是有着很強的優點。

如今當咱們作一件藝術品的時候，不須要花費大量的時間去等待和培養雛形，也許就是最大的一種回報。

下次，國內舉辦世園會的時候，也許會「招聘」一大批機器人來工做哦！

超神經百科

最大指望算法 Expectation-Maximization

最大指望（ EM ）算法是在機率模型中尋找參數最大似然估計或者最大後驗估計的算法，其中機率模型依賴於沒法觀測的隱變量。

最大指望算法常常用在機器學習和計算機視覺的數據聚類（ Data Clustering ）領域。

最大指望算法通過兩個步驟交替進行計算，第一步是計算指望（ E ），利用對隱藏變量的現有估計值，計算其最大似然估計值；第二步是最大化（ M ），最大化在 E 步上求得的最大似然值來計算參數的值。M 步上找到的參數估計值被用於下一個 E 步計算中，這個過程不斷交替進行。