新型模範農場，精确将是關鍵
如(rú)果能将化學(xué)物質準确地(dì)噴灑到需要的(de)作物上去(qù)，那何苦還要在整塊土地(dì)上施藥呢(ne)？在将來，每一(yī)株作物都能得到恰好的(de)投入，不多也不少，這樣非但能削減化學(xué)物品的(de)使用，還能取得更好的(de)收成。但是這說說容易，做(zuò)起來就難了：歐洲和(hé)美國的(de)那些大農場往往有數千公頃之巨，要對它們進行精确耕種，自(zì)動化就成了關鍵。具體來說，農業工程師指出，要精确耕作，就得由機器人充當農民。
或許用不了多久，農業機器人就能認出一(yī)株株秧苗，并且用酌量的(de)化肥和(hé)水滴來催促它們生長(cháng)。另一(yī)些機器則會識别出雜草(cǎo)，然後用一(yī)小滴除草(cǎo)劑、一(yī)把噴火槍、或者一(yī)束高(gāo)能激光來将它們鏟除。不僅如(rú)此，這些機器還能認出各種成熟的(de)蔬菜，并且收割下來。
機器人還會給其他方面帶來劇變，比如(rú)在農業工種上、在我們耕作的(de)方式上、在土壤和(hé)土壤質量上，以及在農耕中投入的(de)能量和(hé)碳含量上。它們能夠降低(dī)污染，減少水的(de)使用。不過對普通人來說，最顯著的(de)或許還是耕地(dì)外觀的(de)變化。有了機器人的(de)參與，莊稼就可(kě)以在精心劃分的(de)小型農田裏種植，果園裏則會長(cháng)滿一(yī)列列二維形狀的(de)樹木。不僅如(rú)此，機器農民甚至可(kě)能對端上餐桌的(de)果蔬種類造成影響。
一(yī)個多世紀以來的(de)機械化進程，已經将世界大多數地(dì)方的(de)農業改造成了具有工業規模的(de)活動，其中出産谷物的(de)農場是機械化程度最高(gāo)的(de)。另外一(yī)些作物，比如(rú)用來制作加工食品的(de)橘子(zǐ)和(hé)西紅(hóng)柿，也已經由機器來采摘了。在數以千計的(de)奶牛場裏，奶牛也已經改由機器人來擠奶。這類産品在進入你家附近的(de)商場之前，沒有一(yī)樣是經過人手染指的(de)。
下一(yī)代自(zì)動化農業機器
你可(kě)能已經見過它們，隻是并未留意，因為(wèi)這些機器人都扮成了拖拉機的(de)樣子(zǐ)。今天的(de)這些“拖拉機”，有許多都是自(zì)動駕駛的(de)，它們依靠GPS導航穿過田野，還能對自(zì)己的(de)零件“說話”。而這些零件，比如(rú)一(yī)把犁、一(yī)隻噴霧器等，也能向拖拉機“回話”。比如(rú)一(yī)部除草(cǎo)機就能告訴拖拉機“你開得太快了”或者“向左開”。
不同的(de)農業機車之間也在開始彼此對話。美國約翰迪爾公司2012年(nián)出售的(de)一(yī)種複合收割機，就能和(hé)牽引式挂車聯系，并且提醒司機裝載谷物。德國的(de)芬特公司也研制出了成對作業的(de)拖拉機，其中的(de)一(yī)台由人工操作，另一(yī)台自(zì)動駕駛，在邊上模仿第一(yī)台的(de)動作。這套系統可(kě)以有效地(dì)将農民在田野中的(de)勞作時間減半——而這還僅僅是開始。
不過話說回來，等到充分自(zì)動化的(de)系統開進農田時，它們就不會再是拖拉機的(de)樣子(zǐ)了。今天的(de)農業機器個頭和(hé)重量皆大，因此有一(yī)個重大的(de)缺陷：它們會壓緊土壤，減少孔隙，殺死有益的(de)生物。這樣一(yī)來，作物就無法茁壯生長(cháng)。壓緊的(de)土壤還會增加雨水侵蝕。啓用成隊的(de)輕型自(zì)動機器人有望解決這個問題。用精确取代蠻力是其中的(de)關鍵。一(yī)粒種子(zǐ)隻要一(yī)平方厘米的(de)土地(dì)就能生長(cháng)，隻要在那塊土地(dì)上投入一(yī)小股能量，作物就能長(cháng)得很好了。
有了這樣的(de)輕型機器人，犁地(dì)就再也沒有必要了，由此可(kě)以大大降低(dī)能耗，也能降低(dī)農耕中排放的(de)二氧化碳。當土地(dì)不再緊實，土壤就能保住原有的(de)結構，留住有益的(de)生物。它們還能吸收更多的(de)水分，保持更久的(de)肥力。
具有這些能力的(de)自(zì)動機器人已經開始在田野試驗中展現氣概了。它們需要具備的(de)關鍵能力有3種：能自(zì)動行駛，能分析眼前的(de)場景，還要能幫助農民燒掉野草(cǎo)、噴灑農藥或者收割莊稼。
其中導航系統還是最簡單的(de)部分，特别是在有了高(gāo)精度的(de)衛星導航技術RTK-GPS之後。這種技術能使機器将自(zì)己的(de)位置确定在2厘米之內(nèi)，目的(de)是為(wèi)一(yī)款叫做(zuò)“BoniRob”的(de)模塊式農業機器人導航。BoniRob的(de)外形像一(yī)輛四輪越野車，利用幾台光譜成像儀來區分綠色的(de)作物和(hé)褐色的(de)土壤。它能記下每一(yī)株作物的(de)位置，并在生長(cháng)季中一(yī)次次返回原地(dì)觀察它們的(de)生長(cháng)。
激光除草(cǎo)槍
除盡雜草(cǎo)是農民特别向往的(de)一(yī)個目标，因為(wèi)雜草(cǎo)會使有些作物的(de)産量下降5成還多。因此，研究人員下一(yī)步的(de)計劃就是，給他的(de)機器人安裝一(yī)套精确的(de)噴灑系統，該系統仿照噴墨打印機，能夠在雜草(cǎo)的(de)葉片上噴灑微小的(de)除草(cǎo)劑液滴。魯克肖森估計，這項技術能夠使農藥的(de)使用減少8成。根據研究人員的(de)計算，即便是将機器人的(de)前期投資計算在內(nèi)，這個新方法也會比傳統的(de)除草(cǎo)手段便宜。不僅如(rú)此，新方法還明顯有利于生物多樣性的(de)維持，因為(wèi)它能将除草(cǎo)劑殺死的(de)植物數目減到最低(dī)。噴灑殺蟲劑不是機器人清除雜草(cǎo)的(de)唯一(yī)手段：試驗中的(de)樣機還能用火焰噴射器和(hé)激光槍燒死雜草(cǎo)，這一(yī)點對于有機農業可(kě)是大有用處的(de)。
同樣的(de)方法，或許還能節省化肥。田野試驗顯示，機器人能用傳感器測量每一(yī)株小麥的(de)氮水平，然後酌量施肥，并由此将整塊田地(dì)的(de)化肥使用削減8成以上，做(zuò)到物盡其用。一(yī)方面是化肥減少使用，一(yī)方面是土壤變松、蓄水能力加強，結果就是河流和(hé)水道(dào)變得更加健康。除此之外，還有一(yī)個不言而喻的(de)好處：化肥的(de)工業生産造成的(de)大量碳排放，在精确施肥之後也能有所緩解。
接下來的(de)難題就是，如(rú)何區分雜草(cǎo)和(hé)作物。研究者正在研發相應的(de)機器視(shì)覺系統，希望能借助葉片的(de)不同形狀來辨認比如(rú)雜草(cǎo)和(hé)甘蔗的(de)不同。不過由于缺乏資金，這方面的(de)研究仍然進展緩慢。如(rú)果在農業機器人方面的(de)撥款能和(hé)采礦、國防項目相當，問題就可(kě)以解決。問題是，農業研究沒有那麽多錢。現在隻能向别的(de)行業借鑒，等他們的(de)經驗慢慢滲透過來。即便如(rú)此，機器人視(shì)覺也會在大約幾年(nián)之後就緒。
在日本，政府接手了農業自(zì)動化的(de)工作。日本目前隻有4成的(de)糧食是自(zì)己耕種，因此比任何國家都更加依賴糧食進口，不過日本政府計劃在未來10年(nián)內(nèi)把這個比例提高(gāo)到5成。随着人口老化和(hé)農民數目的(de)減少，這個國家也把目光轉向了機器人。
機器人可(kě)能撞上步行的(de)人或者走失的(de)家畜，這是野口伸的(de)一(yī)大擔憂。于是他和(hé)德國的(de)博世機械公司合作，準備給機器人配上激光和(hé)超聲波傳感裝置，使它們能夠警戒四周，一(yī)遇上撞擊的(de)迹象就緊急刹車。作為(wèi)後備計劃，機器人還會裝上觸感保險杠，即使真撞上了東西，也能立刻止步。
除日本外，還有兩個地(dì)方同樣受制于農村勞力短(duǎn)缺，農業機器人可(kě)能很快出現——那就是北美和(hé)西歐。像中國這樣快速發展的(de)國家同樣面臨這個問題。農業工作沒有趣味和(hé)聲望可(kě)言，收入一(yī)般也不高(gāo)，工作內(nèi)容卻又累又髒，所以大家都希望進入城市，去(qù)工廠或辦公室工作。雖然人口在增加，也都需要吃飯，願意從事農業生産的(de)人口卻在急劇縮減之中。
現在的(de)美國農場中有大量移民勞工，主要來自(zì)墨西哥(gē)。然而移民潮正在減緩，許多在美國工作的(de)外國人都準備返回祖國了。美國勞工部開展的(de)“全國農業工人調查”在過去(qù)25年(nián)內(nèi)詢問了5萬多名農業工人，在近幾年(nián)的(de)調查中，超過半數的(de)受訪者都是非法移民。這個群體因為(wèi)法律身份、教育水平和(hé)語言技能而無法從事其他許多職業，但是即便如(rú)此，他們當中的(de)大多數也會在10年(nián)之內(nèi)離(lí)開農場，轉而從事其他對體力要求較小的(de)職業。
加爾文和(hé)馬丁還指出，雇傭成本的(de)上漲一(yī)直在推動農場采用節約人工的(de)技術，他們舉的(de)例子(zǐ)是葡萄幹生産業：2000年(nián)的(de)大豐收使得葡萄價格一(yī)瀉千裏，随着利潤大幅壓縮，農場主找起了省錢的(de)法子(zǐ)。本來人工是他們的(de)一(yī)大開支——美國的(de)農場平均有42％的(de)生産成本是花在人力上的(de)。農場主改造了葡萄酒生産商的(de)收割機，将它運用到了自(zì)己的(de)農場當中。到2007年(nián)，加利福尼亞州已經有将近一(yī)半的(de)葡萄幹是機器收割的(de)了。曾經有5萬之衆的(de)工人隊伍，現在也縮減到了3萬人。
農業機器人或許對仰仗土地(dì)維生的(de)勞工來說不是什麽好消息，對農場主又如(rú)何呢(ne)？雖然有研究指出，機器人擠奶對于牧場的(de)整體收益沖擊不大，但是機器畢竟為(wèi)奶農省去(qù)了每天擠奶的(de)苦工。布萊克摩爾的(de)計算則顯示，農業機器人可(kě)以帶來可(kě)觀的(de)經濟利益，比如(rú)在谷物地(dì)和(hé)甜菜地(dì)裏，機器人就能将每公頃的(de)除草(cǎo)成本減少約兩成。對經營有機農場的(de)人來說，機器人的(de)收益就更大了，因為(wèi)勞動力在他們的(de)總成本中所占的(de)比重達到5成以上。對丹麥有機農業的(de)一(yī)項研究指出，即便在計算了機器的(de)購買和(hé)維修費用之後，農業機器人依然能将去(qù)除雜草(cǎo)的(de)成本減去(qù)一(yī)半之多。
機器人農場
機器人技術能夠減少農藥的(de)使用，但是其中的(de)風險同樣值得研究。比如(rú)，農業機器人到底能不能降低(dī)食品價格？決定食品價格的(de)因素多種多樣，從氣候到超級市場的(de)價格戰，都有可(kě)能使價格或升或降。長(cháng)遠來看，自(zì)動化是否就能使果蔬變得便宜，這一(yī)點是很難斷定的(de)。但是降低(dī)了在農耕中投入的(de)能量，我們至少就有機會把農産品的(de)價格降下來。
除此之外，農業機器人的(de)廣泛應用還可(kě)能在超市中造成其他變化。用機器人擠奶可(kě)能會影響奶牛的(de)基因組成，因為(wèi)奶農會挑選那些“對機器人友善”的(de)奶牛，也就是乳房形狀、甚至性情都投合自(zì)動化的(de)奶牛，并且用它們來繁殖後代。根據同樣的(de)道(dào)理(lǐ)，農業機器人或許還會影響進入商場的(de)水果和(hé)蔬菜的(de)種類，因為(wèi)農民或許同樣偏愛那些适宜自(zì)動化的(de)作物，比如(rú)葉片形狀不容易被機器人認作野草(cǎo)的(de)，就有可(kě)能受到青睐。
還有一(yī)件事很難避免：這些機器最終将改變田園的(de)景觀。等到人們在設計農場時就将農業機器人考慮在內(nèi)的(de)時候，機器人農業的(de)春天就真正到來了。到了那時，田地(dì)将重新分割成小塊，作物将種植成一(yī)格一(yī)格，而非一(yī)列一(yī)列，果樹也會修葺成二維的(de)形狀，以方便采摘。