圖 | 2021年4月釋出的鐳射除草機器人（Carbon Robotics）

文丨學術頭條，作者丨劉芳，編審丨王新凱

綠色豐沃的田野中，涓涓流水陪伴著昆蟲的啁啾。這邊，由綠色能源驅動的採摘機器人正在小心翼翼地摘下最新鮮的甜橙，而天空中的無人機在播撒綠色有機生物農藥。這樣的場景已經不僅僅存在於科幻小說裡了，農業機器人的發展讓很多人對未來擁有美好的想象。

但德國霍亨海姆大學（University of Hohenheim）的農業經濟學家 Thomas Daum 認為， 科技本身並不能決定農業生態的未來，相反，我們正站在歷史的十字路口。

“

從技術的角度來看，農業機器人既可能讓人類實現農業烏托邦，也有可能帶來生態災難。

如果沒有足夠的政策引導，如果我們現在還不討論這個問題的話，那人類很有可能會在意想不到的情況下陷入災難場景。”

7月13日，Thomas Daum 以 Farm robots： ecological utopia or dystopia？ 為題在《生態與進化趨勢》（ Trends in Ecology&Evolution ） 期刊上發表最新文章。

（來源：Trends in Ecology & Evolution）

文章表示，在農業烏托邦的世界裡，小型機器人可以幫助保護生物多樣性和應對氣候變化。但在反烏托邦式的環境災難中，大型耗能機器人或將透過重型機械和有害化學品永遠改變我們耕種了千年的土地。因此我們需要對農業機器人技術進行反思，並就其對環境的影響展開政策討論和迴應，以確保農業機器人能以人為本，併為地球的未來護航。

農業機器人帶來的美好烏托邦

Thomas Daum 認為，農業機器人是農業4。0的重要組成部分。而農業4。0涵蓋的一系列新興技術，如機器人、人工智慧、基因技術和奈米技術等又被稱為第四次農業革命。

簡單來說，農業機器人是一種新型智慧農業機械，能夠利用多感測器融合、自動控制等技術，讓自然環境下作業的農業裝備實現自動化、智慧化生產。

從大類上來看，農業機器人包括大田作業機器人、溫室機器人、林業農業機器人、畜牧農業機器人、水產農業機器人等。比較有趣的案例有澳大利亞UTS發明的“剃羊毛”機器人，法國的葡萄種植 Wall-Ye 機器人，德國 BoniRob 模組式機器人，美國 Abundant Robotics 研發的蘋果採摘機器人，Carbon Robotics 開發的鐳射除草機器人，西班牙 Agrobot 開發的全自動草莓收割機器人等等。

在農業烏托邦的場景下，各種機器人可以在田間進行全天候勞動。小型機器人在田野裡飛翔，一些在播種，另一些在除草或修剪樹籬。農業不再受到密集型勞動力的限制，農業機器人可以用農業-森林-牧場的綜合方式，將糧食作物、水果和蔬菜以及樹木和動物等多種生態模式完美地整合在一起。

由於密集型勞動力的減少會降低成本，小型農場的農民可以合作購買機器人，甚至使用優步（ Uber ） 式的農業機器人共享平臺。大片的矩形耕地不再具有絕對優勢，小型機器人可以實現小面積精細耕種。另一方面，小型農業機器人的使用減少了對土壤的壓力，生態耕作措施可以阻止土壤退化和流失。

同樣是在烏托邦的場景下，智慧的農業機器人不再用除草劑，而是使用外科式機械鋤頭或鐳射除草。總而言之，小型農業機器人的使用將使農場植物將更加多樣化，土壤將更加富含養分。由於使用無公害生物農藥和鐳射除草，附近的水、昆蟲種群和土壤細菌也會更健康。有機作物的產量將會更高，農業的環境足跡將會顯著顯著減少。

圖 | 農業機器人帶來的生態烏托邦（來源：論文）

Thomas Daum 指出，小型農業機器人帶來的積極影響並不侷限於環境，普通人也會因此受益：“在農業烏托邦的場景下，我們不僅僅生產穀類作物，而且會生產更多水果和蔬菜，它們的相對價格會顯著下降，所以人們可以買得起更多的健康食品。”

反烏托邦的生態災難

這樣美好的暢想使人心潮澎湃。但 Thomas Daum 認為，按照目前的趨勢來看，反烏托邦的生態災難同樣有可能發生。在這種情況下，

大型且技術粗糙的農業機器人將摧毀本已脆弱的農業環境，幾種單一的農作物將佔據主導地位，巨大的柵欄會將人、農場和野生動物彼此隔離。

由於機器人在規律性和重複的環境中工作效果最好，所以人類很有可能會為了適應機器人的工作而減少農場的景觀多樣性。出於同樣的原因，機器人還可能觸發農業的絕對標準化。比如為了方便機器人採摘西紅柿，人們可能可能會研發更結實的西紅柿以減少機械應力，甚至最終只種植方形西紅柿。

在一些地區，一旦機器人讓播撒殺農藥的成本下降，人們可能會開始使用更多的殺蟲劑。Thomas Daum 認為，家庭農場不太可能在反烏托邦的情況下生存下來，只有大型製造商才有經濟實力對大片土地和大型機械進行統一化管理。

圖 | 農業機器人帶來的生態反烏托邦（來源：論文）

實現農業烏托邦的政策建議

用農業機器人保持生態多樣化、提高土壤質量和播撒綠色無公害農藥是實現生態烏托邦的三大要素。

Thomas Daum 指出，在歐洲、亞洲和非洲的部分地區有許多小型農場，這給利用小型機器人實現生態烏托邦場景帶來了可能。但美國、俄羅斯、澳大利亞和巴西等國的情況更具挑戰。歷史上這些國家一直由大規模農場佔主導，生產作物也主要為低價值穀物和油籽等。在這種情況下，用小型機器完成脫粒玉米等能源密集型任務在經濟效率上並不合算。

他說：“雖然在美國俄羅斯等國家普及小型機器人更具挑戰性，但透過不同型別機器人的混合使用，我們也可以實現農林間作分塊耕種等，從而走向農業烏托邦。一旦有更多型別的機器人能夠完成以這些目的為導向的任務，以前回報較低的做法也會變得有利可圖。”

圖 | Agrobot 草莓收割機器人（來源：Agrobot ）

當然要做到這一點，需要現在就採取行動。Thomas Daum 指出，雖然像鐳射除草等機器人這樣的生態機器人被已經開發並將廣泛使用，但仍需要個更多資金流向機器學習和人工智慧的其他方面，才能開發出足夠智慧的機器人，以適應複雜的農場系統。除了機器人所需的科研資金以外，農業烏托邦的實現還需要專業人才將大資料分析、人工智慧、工程學、農學和生態學等專業知識充分整合，因為農業4。0不可能靠單一學科的知識實現。

最後，政策上的引導將對實現農業烏托邦起到關鍵作用，可以採取補貼、法規或稅收的形式。Thomas Daum 表示：“在歐盟，農民增加農業景觀多樣性時就能拿到補助，比如在他們的農場上增種樹木或引入河流。”

對 Thomas Daum 來說，

我們正站在農業未來的十字路口，甚至陷入反烏托邦式的生態災難還更容易些。

但是實現美好願景並不是不可能的，只要人們積極開啟對話，展開思考，也許不久的未來農業機器人將解放勞動力，並還給人類一片綠水藍天。

參考資料：https：//www。cell。com/trends/ecology-evolution/fulltext/S0169-5347（21）00175-0