解决全球粮食不安全的日益严重的需求。这种紧迫性由联合国食品和农业组织，其中指出，全世界有近8.28亿人患有饥饿感。
气候变化正在进一步升级这些问题，破坏传统的农业系统，并强调对更智能，资源有效的解决方案的需求。
但是想象一下，室内农业系统可以完全自行运营，管理水，营养和环境状况而没有人类监督的未来。这种由人工智能（AI）驱动并由机器人技术支持的自主系统可以彻底改变我们的食品，尤其是在有限的土地地区。
解决食品和水不安全感需要使用AI和机器人技术来促进可持续发展的创新解决方案。
我在西蒙·弗雷泽大学（SFU）机电一体化系统工程学院的研究团队已经开发了AI驱动的传感机器人的原型能够自主监测番茄植物的水需求。
AI驱动的农业
在传统的温室中，使用了几种水管理技术来提高效率并最大程度地减少废物。这些包括滴灌并使用土壤水分传感器和自动灌溉系统。
尽管它们有效，但这些方法在响应能力和准确性方面仍存在局限性，并可能导致过度或不足的水域浪费资源和影响作物健康。
农业占据了绝大多数人类用途。作为缺水影响全球超过20亿人，至关重要的是要找到更有效地使用水的创新方法。
在SFU，我们建立了一个创新的机器人，该机器人使用了来自植物的电信号，也称为植物电生理反应，作为植物健康和保湿需求的实时指标。该系统集成了先进的AI算法来解释这些信号，并确定何时应提供水。
这项技术消除了灌溉中涉及的传统猜测和体力劳动，促进有效的用水和减少废物，同时优化植物健康。
最近的研究强调了将AI创新纳入农业的潜力。AI驱动的系统可以显着提高水效率，降低化学径流并优化作物产量。
机器人技术的进步还促进了对植物健康的非侵入性和连续监测，从而实现了既精确又及时的干预措施。
植物生理信号监测的最新进展已经表明，能够捕获反映植物应力，水合和整体健康的电信号的传感器可以提供高度特定的实时数据。
我们的非侵入性传感机器人通过持续有效地监测植物健康，从而改善了这一过程，从而使自动化更加灵敏和有效。
当与AI结合使用时，这些信号可以动态地适应植物的实际需求，这代表了巨大的飞跃智能植物护理。
此外，使用多光谱成像和机器学习的最新创新极大地提高了我们发现疾病以及何时压力植物的能力。这可以与像我们这样开发的电气传感机器人集成监测植物健康的综合系统。
随着这些改进，完全自主农业变得可行。这项技术超越了灌溉，使用机器人传感来解释植物信号并实现自动营养管理和环境监测。
这些多功能机器人旨在优化资源使用，减少浪费并增加农作物的产量，从而通过整体植物健康管理来支持全球粮食安全。
从温室到田野
我们的原型在温室中显示出希望。但是，AI水管理的真正潜力在于可扩展的，适应性的解决方案。解决全球粮食和水安全需要国际合作，以共享知识，技术并制定针对受到稀缺和气候变化影响的地区的特定地区策略。
最近几年，我们的团队与坦桑尼亚的农业社区深入参与以及新加坡，菲律宾，日本和韩国等亚太国家，了解其独特的挑战。
这些地区面临急性水资源短缺，获取复杂技术的机会有限以及气候变化的不利影响。为了有效，必须在受控环境中开发的解决方案，并使农民可以使用。
这意味着发展传感器工具价格合理且易于使用，以及可扩展的AI和机器人系统，可以在可变的环境和基础设施条件下有效运行。
国际合作在这里起着至关重要的作用。通过跨境研究伙伴关系，能力建设计划和技术转移计划共享知识，可以加速全球智能农业解决方案的部署。
这食物和农业组织， 这太平洋rim大学协会和世界银行正在积极促进这种合作，强调可持续农业的进步取决于将尖端技术与当地知识融为一体。
我们的目标是为小农场开发负担得起的，易于动力的AI传感机器人，这些机器人可以提供实时的工厂监测以减少浪费并提高产量。
这些系统可以促进弹性的农业生态系统，并为满足联合国的生态系统做出贡献可持续发展目标结束饥饿和营养不良。
最终，将像我们这样的原型从温室到全球农业都需要进行强大的国际合作。支持政策和知识共享将加速智能水管理系统的部署。这将在全球范围内增强农民的能力，以实现更可持续和弹性的粮食生产。