pp电子康奈尔大学的工程师发现,将人工智能融入当下的环境控制系统,能够使室内农业的能源消耗降低 25%——这或许能在全球人口增长之际助力养活世界。
“如果我们把人工智能引入农业植物工厂——即世界各地拥有完备照明和气候控制的大型室内农场——我们就能促进这些建筑里作物的光合作用、蒸腾作用和呼吸作用,”
他们的研究《人工智能可调节光照和气候系统以减少植物工厂的能源使用并支持可持续粮食生产》发表于《自然·食品》杂志。
据联合国所言,到 2050 年,世界人口预计会增长至 97 亿。研究人员称,这种增长,再加上气候变化和城市化,得解决世界当下粮食生产系统里的缺陷。
室内农业方法,例如配备人工照明的植物工厂,受气候变化的影响较小,但它们能源消耗量大,需要仔细的资源管理才能实现可持续发展。
“现有的环境控制系统不够智能,”康奈尔数字农业研究所的联合主任、康奈尔大学科学研究所人工智能方向的联合主任尤表示。
通风可以减少能源消耗,但会因影响二氧化碳水平和水分平衡而使植物生长变得复杂。人工智能工具可以帮助调节方法将这一标准考虑在内。
“人工智能通过管理多种复杂性提供了一个有前途的解决方案,”德卡迪 - 尼尔森说。
科学家们分析了在美国的八个不同地点(洛杉矶、芝加哥、迈阿密、西雅图、密尔沃基、菲尼克斯、北达科他州的法戈pp电子、纽约的伊萨卡),以及冰岛的雷克雅未克和阿拉伯联合酋长国的迪拜的室内农业设施中种植的生菜。
人工智能通过优化照明和气候调节系统来减少能源使用pp电子。能源使用量从每公斤新鲜重量 9.5 千瓦时降至 6.42 千瓦时(生产一公斤室内种植生菜所需或使用的能源)。研究人员发现,对于像迪拜或美国南部这样较温暖的地区,人工智能将能源使用量从每公斤新鲜重量 10.5 千瓦时降至 7.26 千瓦时。
在光照时段(模拟 16 小时阳光)通风量低,在黑暗时段(模拟 8 小时夜间)通风量高,为实现光合作用所需的最佳室内二氧化碳水平、植物呼吸和生长所需的氧气,以及平衡其他通风需求,提供了节能解决方案。
“这与智能家居是一个极为相似的概念,”尤说道。“我们希望在家里舒适的同时减少能源使用;农作物也是如此。这项工作侧重于一个智能系统,以实现粮食生产的最佳化、可持续性,并降低碳足迹。这正是人工智能做得很好的地方。如果我们仔细使用人工智能来优化人工照明和其他能源系统,我们可以节省不少。”
德卡尔迪 - 尼尔森说pp电子,通过利用人工智能简化操作来降低能耗,室内农场变得可行pp电子,即使在节能机会有限的地区也是如此pp电子。
“通过将环境控制系统技术与植物生物学进行战略结合,”德卡尔迪-尼尔森表示,“能够通过通风来节约能源,同时把二氧化碳废弃物的量降到最低,并维持理想的生长条件。”