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未來農(nóng)業(yè)與化學
(以下內容摘自丹麥優(yōu)傲機器人公眾號)
農(nóng)業(yè)是對人類至關重要又極具挑戰(zhàn)的產(chǎn)業(yè)。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織預測,到2050年,農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量必須比2007年增加70%以上。因為地球上急劇增加的人口、氣候變化和更多元廣泛的消費者需求。同時,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個對體力要求極高、最為辛苦的工作之一。
自動化可能成為應對極端天氣、食品需求增加和解放勞動力的答案。事實上,機器人對行業(yè)的現(xiàn)代化做了巨大貢獻。
在意大利托斯卡納,一群年輕的科學家和工程師對未來的農(nóng)業(yè)繪制藍圖。他們的農(nóng)業(yè)項目“用于解決農(nóng)業(yè)方案的高科技智能機器人”(SMASH),由一個帶有最新機器人技術的模塊化平臺組成。"這個機器人目前仍是一個原型。但我們想向大家展示,我們可以突破技術難點,在機器人的幫助下完成農(nóng)業(yè)作業(yè)。"SMASH項目經(jīng)理尼科利尼解釋說。
Agrobot是一個可以進行編程和遠程控制的智能可移動機器人。它可以在農(nóng)田自主工作,執(zhí)行無論傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、葡萄種植以及園藝操作等一系列任務。農(nóng)業(yè)機器人能夠自主監(jiān)測農(nóng)作物的狀況,檢測潛在的疾病,清除雜草及采集植物樣本。在發(fā)生疾病或蟲害的情況下,它甚至選擇對環(huán)境友好的產(chǎn)品治療植物。
另外,以果蔬采摘為例,機器人需要具備移動、識別、采摘三種基本功能,而其中涉及的自主導航、路徑規(guī)劃、對果蔬的識別及定位算法等都屬于機器人領域的前沿方向,其研發(fā)難度可見一斑。
目前市場上的農(nóng)業(yè)采摘機器人都是由以下部分組成:
1.帶有激光雷達的移動底盤獲取非結構化環(huán)境的物體位置信息
2. 機器人系統(tǒng)通過攝像頭獲取各處的圖像數(shù)據(jù),計算出農(nóng)作物的大概位置
3. 利用深度攝像頭的位置判斷能力,結合視覺識別算法,控制機械臂抓取果實的功能
農(nóng)業(yè)的完全自動化還不會馬上實現(xiàn)。拖拉機、聯(lián)合收割機和其他熟悉的大型機器肯定會在未來許多年里繼續(xù)主導農(nóng)田和草地。但通過上面的案例,我們可以看出機器人在農(nóng)業(yè)方面擁有的巨大潛力。因為它們證明了技術難點最終可以被攻克。如果想實現(xiàn)未來養(yǎng)活全世界的目標,農(nóng)田決不能將這些發(fā)展可能拒之門外。
合成復雜有機分子的能力是發(fā)現(xiàn)和制造功能化合物(包括小分子藥物)的關鍵。盡管有先進的實驗室自動化,合成路線的識別和開發(fā)仍然是一個人工過程,實驗合成平臺必須手動配置,以適應要執(zhí)行的化學類型,而這就需要專業(yè)化學家投入時間和精力。理想的自動化合成平臺將能夠規(guī)劃自己的合成路線,并在有助于擴大生產(chǎn)目標的條件下執(zhí)行它們。
文獻中的軟件和平臺代表了實現(xiàn)完全自主化學合成的道路上的一個里程碑,在這條道路上,仍然需要人工輸入和過程開發(fā)。隨著時間的推移,這種自動化實驗平臺和類似的自動化實驗平臺所產(chǎn)生的結果可能會減少科學家對歷史反應數(shù)據(jù)的依賴,特別是與小規(guī)模的流量篩選平臺相結合。提高反應數(shù)據(jù)的可用性將進一步實現(xiàn)基于人工智能的機械化合成,減輕專業(yè)化學家的人工任務,使他們能夠專注于新的想法。