Uudella 20 miljoonan dollarin liittovaltion apurahalla Washington State University johtaa moniinstituutista tutkimuslaitosta, joka kehittää tekoälyn (AI) ratkaisuja vastatakseen joihinkin maatalouden suurimmista haasteista, jotka liittyvät työhön, veteen, säähän ja ilmastonmuutokseen.
Uusi instituutti on yksi 11 instituutista, jotka on perustettu National Science Foundation ja kahdesta rahoittamasta Yhdysvaltain maatalousministeriö – National Institute of Food and Agriculture vuonna 2021. Sitä kutsutaan nimellä AgAID-instituutti, joka on lyhenne sanoista USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support.
Perinteisessä tekoälykehityksessä tiedemiehet tekevät työkaluja ja toimittavat ne loppukäyttäjille, kun taas AgAID-instituutti ottaa tekoälyratkaisuja käyttäviä ihmisiä – maanviljelijöistä ja työntekijöistä poliittisiin päättäjiin – kehittämiseensa, sanoi Ananth Kalyanaraman, WSU:n tietojenkäsittelytieteestä. professori ja instituutin johtava tutkija.
”Ihmiset ovat suurelta osin osa maatalouden ekosysteemiä. Kyse ei ole vain kasvien kasvamisesta. Ihminen manipuloi satoa päivittäin ja tekee monimutkaisia päätöksiä, kuten veden jakamisen tai tulevan myrskyn vaikutusten lieventämisen”, Kalyanaraman, joka toimii myös Boeingin puheenjohtajana WSU:n sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen korkeakoulussa. "Pyrimme yhdistämään ihmistietoa tekoälytyökalujen kanssa tavalla, joka vahvistaa lopputuloksia, kun kokonaisuus on suurempi kuin osiensa summa."
AgAID-instituutti on monitieteinen, yhteistyöhanke, johon osallistuu tiedekuntaa ja tiedemiehiä, joilla on asiantuntemusta useilta tietotekniikan, maatalouden ja maatalouden toiminnan aloilta.
WSU:n lisäksi instituutin jäseniä ovat Oregon State University; Kalifornian yliopisto, Merced; Virginian yliopisto; Carnegie Mellonin yliopisto; Heritage University; Wenatchee Valley College; ja Kansasin osavaltion yliopistossa. Yksityisen sektorin kumppaneita ovat IBM Research ja start-up innov8.ag.
AgAID-instituutti ottaa käyttöön "adopt-adap-amplify" -lähestymistavan, Kalyanaraman sanoi. Tämä tarkoittaa sitä, että instituutti suunnittelee ensin tekoälyratkaisuja yhteistyössä työkaluja käyttävien ihmisten kanssa, jotta ne ovat käytännöllisiä ja todennäköisemmin omaksuttavia. Tutkijat pyrkivät myös tekemään ratkaisuja, jotka mukautuvat muuttuviin ympäristöihin ja lisäävät tuottavuutta yhdistämällä ihmisen taidot ja koneen valmiudet tehokkaammaksi kuin kumpikaan olisi yksinään. Esimerkiksi puiden karsiminen on erittäin ammattitaitoista työtä, mutta aloittelijatason työntekijä voi hyötyä tekoälytyökalusta, joka antaa asiantuntevaa ohjausta päättämään, mikä oksa on paras leikata. Tehtävä hoidetaan paremmin, ja työntekijä alkaa oppia palautteesta, ja ammattitaitoisen työvoiman puutteessa tekoäly voi hyödyttää sekä hedelmätarhaa että työntekijää, Kalyanaraman sanoi.
"Se on kumppanuus. Tekoäly voi auttaa meitä periaatteessa kuromaan umpeen korkeasti koulutettujen ja vähän koulutettujen työntekijöiden välistä kuilua", hän sanoi.
Työvoiman kouluttaminen kaikilla tasoilla on instituutin johtajien mukaan keskeistä AgAID-instituutille paitsi tekoälyn käyttöönoton rohkaisemiseksi myös tasapuolisuuden vuoksi. Instituutti suunnittelee useita koulutusohjelmia 12-vuotiaista korkea-asteen koulutukseen ja työntekijöiden koulutukseen. Tavoitteena on nostaa tekoälyn tasoa ja avata uusia urapolkuja, jotka voivat parantaa maataloustyöntekijöiden palkkaa ja elämänlaatua. Se voi myös houkutella lisää ihmisiä maatalouden ja tietojenkäsittelyn ammatteihin.
AgAID-instituutti suorittaa useita haastavia testitapauksia, jotka koskevat erikoiskasveja, joista monet kasvavat Länsi-Yhdysvalloissa, kuten omenoita, kirsikoita, minttuja ja manteleita. Nämä viljelykasvit sisältävät useita suuria haasteita: ne vaativat intensiivistä työtä ja kastelua. He ovat myös herkkiä sääilmiöille ja ilmastonmuutokselle. Erikoisviljelykasvien osuus Yhdysvaltain maataloustyövoimasta on 87 %, ja noin 40 % näistä viljelykasveista on monivuotisia, mikä edellyttää pitkän aikavälin hallintaa ja resurssien suunnittelua.
Näiden tapausten aiheuttamat vaikeat haasteet tarkoittaisivat, että AgAID Instituten ratkaisuja testattaisiin tarkasti ennen kuin ne siirretään muille maan alueille, Kalyanaraman sanoi.
"Tiedämme, että tekoälyllä on vakava potentiaali tehdä uraauurtavia löytöjä ja muuttaa päätöksentekokykyämme datatietoisella tavalla, mutta tekniikkaa on kehitettävä erittäin huolellisesti", hän sanoi.
Tämä palkinto on osa liittovaltion virastojen merkittävää investointia Washingtonin osavaltion tekoälyn johtamiseen, totesi Yhdysvaltain senaattori Maria Cantwell. Kahta 11 rahoitetusta instituutista johtaa osavaltion yliopistot: WSU:n johtaman AgAID-instituutin lisäksi Washingtonin yliopisto johtaa NSF AI Institute for Dynamic Systems -instituuttia.
"Washingtonin osavaltio on jo tekoälyn johtaja", Cantwell sanoi. ”Alkaen Washingtonin yliopiston Tech Policy Labista, joka tutkii tekoälyn suuria haasteita Washington State Universityn tarkkuusmaatalouden työhön, olemme enemmän kuin valmiita näihin kahteen apurahaan, jotka auttavat meitä ymmärtämään lisää tekoälysovelluksia. UW työskentelee monimutkaisten järjestelmien alalla parantaakseen aloja, kuten valmistusta, ja WSU työskentelee maatalouden parantamiseksi.
Edustaja Cathy McMorris Rodgers ilmaisi myös tukensa uudelle AgAID-instituutille.
"Washington State University on pitkään ollut johtava maatalouden, innovaatioiden ja teknologian alalla", sanoi McMorris Rodgers. ”Olin ylpeä saadessani olla mukana keskustelussa yliopiston Agriculture AI Summitissa lokakuussa 2020, ja olen iloinen nähdessäni, että WSU sai tänään nimityksen USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support -järjestöksi. Tämä instituutti, joka tunnetaan myös nimellä AgAID, integroi tekoälymenetelmät maatalouden toimintoihin ennustamiseksi, päätöksenteon tukemiseksi ja robotiikkapohjaiseksi maataloudeksi vastatakseen Itä-Washingtonin ja kansakunnan monimutkaisiin maatalouden haasteisiin. Odotan innolla näkeväni innovatiivisen työn, jota tämä instituutti tekee osavaltiomme maatalousteollisuuden tukemiseksi."
- Sara Zaske, WSU News
WSU:n tohtorintutkinnon suorittanut Abhilash Chandel selittää AgAID-instituutin tiimille, kuinka dronin tunnistustekniikka kerää monispektri- ja lämpökuvadataa Yakima Countyn "älykkäältä maatilalta". Valokuva: WSU