Med en ny 20 millioner dollars føderal bevilling vil Washington State University lede et multi-institutionelt forskningsinstitut til at udvikle kunstig intelligens (AI) løsninger til at tackle nogle af landbrugets største udfordringer relateret til arbejdskraft, vand, vejr og klimaændringer.
Det nye institut er et af 11 lanceret af National Science Foundation og blandt to finansieret af US Department of Agriculture - National Institute of Food and Agriculture i 2021. Det hedder AgAID Instituttet, som er en forkortelse for USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support.
Mens traditionel AI-udvikling involverer videnskabsmænd, der laver værktøjer og leverer dem til slutbrugere, vil AgAID Institute involvere de mennesker, der vil bruge AI-løsningerne - fra landmænd og arbejdere til politiske beslutningstagere - i deres udvikling, sagde Ananth Kalyanaraman, en WSU-datamatiker. professor og instituttets ledende forskningsleder.
”Folk er i høj grad en del af landbrugets økosystem. Det er ikke kun planter, der vokser. Mennesker manipulerer afgrøder på daglig basis og træffer komplekse beslutninger, såsom hvordan de skal allokere vand eller afbøde virkningerne af en indkommende storm,” sagde Kalyanaraman, som også har Boeing-stolen på WSU's School of Electrical Engineering and Computer Science. "Vi sigter mod at partnere menneskelig viden med AI-værktøjer på en måde, der forstærker slutresultaterne, hvor helheden er større end summen af dens dele."
AgAID-instituttet vil være en tværfaglig, samarbejdsindsats, der involverer fakulteter og forskere med ekspertise inden for en bred vifte af områder inden for datalogi, landbrug og landbrug.
Ud over WSU omfatter instituttets medlemmer Oregon State University; University of California, Merced; University of Virginia; Carnegie Mellon University; Heritage University; Wenatchee Valley College; og Kansas State University. Partnere i den private sektor omfatter IBM Research og opstarten innov8.ag.
AgAID Institute vil tage en "adopter-adapt-amplify"-tilgang, sagde Kalyanaraman. Det betyder først, at instituttet vil designe AI-løsninger i samarbejde med de mennesker, der bruger værktøjerne, så de er praktiske og mere tilbøjelige til at blive adopteret. Forskerne vil også arbejde på at lave løsninger, der kan tilpasse sig skiftende miljøer, og som forstærker produktiviteten ved at kombinere menneskelige færdigheder og maskinkapacitet for at være mere effektive, end begge ville være alene. For eksempel er beskæring af træer en meget dygtig opgave, men en arbejder på begynderniveau kan drage fordel af et kunstig intelligens-værktøj, der giver ekspertvejledning til at hjælpe med at beslutte, hvilken gren der er bedst at beskære. Opgaven løses bedre, og arbejderen begynder at lære af feedbacken, og med mangel på kvalificeret arbejdskraft kan AI gavne både frugtplantagen og arbejderen, sagde Kalyanaraman.
"Det er et partnerskab. AI kan grundlæggende hjælpe os med at bygge bro mellem højtuddannede og lavtuddannede arbejdere," sagde han.
Uddannelse af arbejdsstyrken på alle niveauer er central for AgAID Institute, ikke kun for at tilskynde til AI-adoption, men som et spørgsmål om retfærdighed, ifølge instituttets ledere. Instituttet planlægger flere uddannelsesprogrammer fra K-12 til videregående uddannelse og arbejdstageruddannelse. Målet er at hæve AI-færdighedsniveauer og åbne nye karriereveje, som kan forbedre løn og livskvalitet for landbrugsarbejdere. Det kan også tiltrække flere mennesker til landbrug og computerfag.
AgAID Institute vil gennemføre flere udfordrende testsager, der involverer specialafgrøder, hvoraf mange vokser i det vestlige USA, såsom æbler, kirsebær, mynte og mandler. Disse afgrøder rummer flere store udfordringer: de kræver intensiv arbejdskraft og kunstvanding. De er også sårbare over for vejrbegivenheder og klimaændringer. Specialafgrøder tegner sig for 87% af den amerikanske landbrugsarbejdsstyrke, og omkring 40% af disse afgrøder er flerårige, hvilket kræver langsigtet ledelse og ressourceplanlægning.
De vanskelige udfordringer, som disse sager udgør, vil betyde, at AgAID Institutes løsninger vil blive grundigt testet, før de overføres til andre regioner i landet, sagde Kalyanaraman.
"Vi ved, at AI har et seriøst potentiale til at gøre banebrydende opdagelser og transformere vores beslutningstagningsevner på en data-informeret måde, men teknologien skal udvikles på en meget omhyggelig måde," sagde han.
Denne pris er en del af en betydelig investering fra de føderale agenturer i staten Washington AI-ledelse, bemærkede den amerikanske senator Maria Cantwell. To af de 11 finansierede institutter vil blive ledet af universiteter i staten: Ud over det WSU-ledede AgAID Institute vil University of Washington lede NSF AI Institute for Dynamic Systems.
"Staten Washington er allerede førende inden for kunstig intelligens," sagde Cantwell. “Fra University of Washingtons Tech Policy Lab, der studerer de store udfordringer omkring kunstig intelligens, til Washington State Universitys arbejde inden for præcisionslandbrug, er vi mere end klar til disse to bevillinger for at hjælpe os med at forstå flere kunstig intelligens-applikationer. UW vil arbejde inden for komplekse systemer for at forbedre områder som fremstilling, og WSU vil arbejde på forbedringer i landbruget."
Rep. Cathy McMorris Rodgers udtrykte også sin støtte til det nye AgAID-institut.
"Washington State University har længe været førende inden for landbrug, innovation og teknologi," sagde McMorris Rodgers. "Jeg var stolt over at være en del af samtalen på universitetets Agriculture AI Summit i oktober 2020 og er glad for at se, at WSU modtog betegnelsen USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support i dag. Dette institut, også kendt som AgAID, vil integrere AI-metoder i landbrugsoperationer til forudsigelse, beslutningsstøtte og robotteknologi-aktiveret landbrug for at løse de komplekse landbrugsudfordringer, som det østlige Washington og nationen står over for. Jeg ser frem til at se det innovative arbejde, der vil komme ud af dette institut for at støtte vores stats landbrugsindustri."
- Sara Zaske, WSU News
WSU post-doc-stipendiat Abhilash Chandel forklarer til et AgAID Institute-team, hvordan dronens sensorteknologi indsamler multispektrale og termiske billeddata fra en "smart farm" i Yakima County. Foto: WSU