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专刊征稿 | 人工智能,传感器和机器人在植物表型和精确农业的应用

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从农产品品质检测到田间作业技术,从种植决定到优化生产,从播种到收获,人工智能技术在农业领域的应用得到了迅速发展。该专刊收录的精准农业领域的研究内容在农业生产过程中的应用是非常重要的。通过人工智能感知系统,农业机器人能够获得比劳动力更高的产能和效率;对土壤和作物生长情况进行监测,能够防治作物缺陷并且优化健康作物生产的潜力;实时的病虫草害信息获取与处理能够极大的提升作物管理效率,降低成本,保障作物品质安全;无人机等智能作业机具对于推动农业生产效率迅速提升具有基础性作用。人工智能驱动的农业技术出现,不但可以帮助提高农业效率,还能解决行业面临的挑战,包括作物产量、土壤健康和除草剂抗性等。

该研究领域的重要性


植物生长以及其产物需要以可持续的方式改善,以适应不断增长的全球人口和预期的气候变化。为减少农业对环境的影响,需要采用现代技术进行植物育种、栽培和作物管理,以实现可持续的农业信息化和智能化。表型分析在优化作物生产中的遗传潜力、育种和资源优化配置方面发挥着重要作用。作物表型信息决定于本身遗传特性与周围时空动态环境的相互作用。在育种工作中,作物表型信息可用于评估不同环境、胁迫下作物的不同生理、遗传特性等,其量化参数(如生长、耐受性、抗性、产量等)能直接服务于育种工作。

相比较于目标单一的获取作物表型信息服务育种,广泛、准确、可靠、快速的作物信息获取可以更好的服务于农业生产。根据作物营养状况信息,可以采用变量施肥技术,从而达到高效的肥料应用,同时减少环境污染、提高经济与环境效益;根据田间不同杂草种类、病虫害类别进行精准施药,从而做到除草剂、杀虫剂的精准、有效施用;根据田间不同孢子浓度结合气象信息,提前对病害采取预防措施,从而避免损失或者将损失降低到;根据不同果品的产前质量、品质等进行选择性采摘,从而提高整体的经济效益。简言之,依据作物信息驱动的农业生产,可以帮助传统的低效率、高消耗、经验管理的农业升级为高效率、低投入、科学管理的现代数字化、环境友好型农业,从而在气候变化不确定的情况下,更好的满足不断增长的人口对高品质农产品的需求。传统的作物表型以及广泛的作物信息获取主要依靠人工,费时,费力,且获取的信息主观性较强。近年来,随着计算机计算能力的增强、新型算法的出现,智能传感器、大数据和机器学习、非侵入式技术和信息技术逐渐从理论走向了实践应用,极大的促进了环境友好型、可持续性农业的发展。近期的前沿研究表明人工智能技术、智能传感器、机器人技术在作物育种、管理、病虫害防治中的应用的效果较为理想。但是,在实际应用之前,需要更广泛、深入的研究。人工智能技术在农业中的应用会极大程度地降低人力成本,以可持续的方式改善作物生产,降低农业生产活动对环境造成的影响,适应不断增长的全球人口和预期的气候变化,将会对农业生产全过程带来一场革命化性的改变。

该研究领域的前沿趋势


目前国内在智慧农业领域的研究主要是由人工走向智能,在种植、养殖生产作业环节,摆脱人力依赖,构建集环境生理监控、作物模型分析和精准调节为一体的农业生产自动化系统和平台,根据自然生态条件改进农业生产工艺,进行农产品差异化生产。在食品安全环节,构建农产品溯源系统,将农产品生产、加工等过程的各种相关信息进行查询认证,追溯全程信息。在生产管理环节,特别是一些农垦区、现代农业产业园、大型农场等单位,智能设施与互联网广泛应用于农业测土配方茬口作业计划以及农场生产资料管理等生产计划系统,提高效能。在植物生理学与信息科学的交叉应用领域以及农产品生产流通全过程体系化的整合研究还尚处于初级阶段,是一个具有潜在研究价值的研究方向。

征稿信息


本专刊的主题设计植物表型和精准农业领域的相关研究内容。文章类型包括原创性研究、综述论文等。具体主题包括但不限于植物表型和精准农业中的成像技术、新型智能传感器、多数据融合处理的先进方法,如:多光谱和高光谱分析、适用于植物的3D传感器、高通量传感器平台、植物表型机器人、田间表型和产量估算、疾病和胁迫检测等。除此之外,本专刊也欢迎一些探讨新技术在智慧农业中应用的研究文章,如区块链、物联网、低碳农业与农作物碳足迹等。

本专刊文稿应具有科学性、创新性,通过完全公开、公正、严格的同行评审后在线发表。文章一经上线,即可被引用。

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此前沿专刊发布在:

Frontiers in Plant Science  ( IF: 5.753 | CiteScore: 8.2 )

此专刊仍 接收投稿 ,截稿时间:

  • Manuscript - 2022 年 01 月 10 日

专刊详细信息及投稿方式,点击『阅读原文』或复制链接在浏览器打开:https://ddl.ink/SR2u


客座主编团队


乔永亮

副研究员,悉尼大学


João Valente

助理教授,瓦赫宁根大学及研究中心


张昭

助理教授,北达科塔州立大学


苏道毕力格

副教授,中国农业大学


何东健

教授,西北农林科技大学


客座主编对于前沿专刊模式的看法:

通过专刊的形式,针对人工智能技术在智慧农业中的应用这一学术热点,能够能在最短的时间内就该领域热点话题展开深入而且集中的讨论,体现了特刊出版的时效性、聚焦性和深入性。它能为作者、读者提供最前沿的信息和启发性的研究指导,为相关领域的研究人员提供更大帮助,成为深入探讨智慧农业问题的平台。作者就某一热点进行一系列的研究与讨论,读者可以就特刊作者进行的现行研究展开更深入的思考。特刊刊出的文章质量较高,会吸引更多读者关注期刊,实现作者、读者、期刊三者之间的良好互动。

内容整理自乔永亮副研究员的文字采访


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前沿专刊鼓励跨学科、跨期刊交流,鼓励研究者通过不同切入角度就某一重要研究议题进行全方位讨论,以此来增加该研究的关注度并提升其全球影响力

成为客座主编的优势在于:

  1. 享受开放获取出版优势,快速提升您的科研成果的影响力;

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作为客座主编,在前沿专刊正式建立之前需要完成三个步骤

  1. 确定专刊主题;

  2. 邀请1-3位专家(需至少包含一位国际专家)作为共同客座主编组织专刊;

  3. 建议潜在的作者名单。


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