Med et nytt føderalt tilskudd på 20 millioner dollar vil Washington State University lede et multiinstitusjonelt forskningsinstitutt for å utvikle løsninger for kunstig intelligens (AI) for å takle noen av landbrukets største utfordringer knyttet til arbeidskraft, vann, vær og klimaendringer.
Det nye instituttet er ett av 11 lansert av National Science Foundation og blant to finansiert av US Department of Agriculture-National Institute of Food and Agriculture i 2021. Den heter AgAID-instituttet, som er forkortelse for USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support.
Mens tradisjonell AI-utvikling involverer forskere som lager verktøy og leverer dem til sluttbrukere, vil AgAID Institute involvere menneskene som skal bruke AI-løsningene – fra bønder og arbeidere til beslutningstakere – i deres utvikling, sa Ananth Kalyanaraman, en WSU-informatiker. professor og hovedetterforsker for instituttet.
«Folk er veldig mye en del av landbrukets økosystem. Det er ikke bare planter som vokser. Mennesker manipulerer avlinger på daglig basis og tar komplekse beslutninger, for eksempel hvordan de skal tildele vann eller dempe effekten av en innkommende storm, sier Kalyanaraman, som også innehar Boeing-leder ved WSUs School of Electrical Engineering and Computer Science. "Vi tar sikte på å partnere menneskelig kunnskap med AI-verktøy på en måte som forsterker sluttresultatene der helheten er større enn summen av delene."
AgAID-instituttet vil være en tverrfaglig samarbeidsinnsats som involverer fakultet og forskere med ekspertise på et mangfold av områder innen informatikk, landbruk og landbruksvirksomhet.
I tillegg til WSU inkluderer instituttets medlemmer Oregon State University; University of California, Merced; University of Virginia; Carnegie Mellon University; Heritage University; Wenatchee Valley College; og Kansas State University. Partnere i privat sektor inkluderer IBM Research og oppstarten innov8.ag.
AgAID Institute vil ta en "adopter-adapt-amplify"-tilnærming, sa Kalyanaraman. Dette betyr først at instituttet vil designe AI-løsninger i samarbeid med menneskene som bruker verktøyene, slik at de er praktiske og mer sannsynlig at de blir tatt i bruk. Forskerne vil også jobbe med å lage løsninger som kan tilpasse seg skiftende miljøer og som forsterker produktiviteten ved å kombinere menneskelige ferdigheter og maskinkapasitet for å være mer effektive enn noen av dem ville vært alene. For eksempel er beskjæring av trær en svært dyktig oppgave, men en arbeider på nybegynnernivå kan dra nytte av et AI-verktøy som gir ekspertveiledning for å avgjøre hvilken gren som er best å beskjære. Oppgaven gjøres bedre, og arbeideren begynner å lære av tilbakemeldingene, og med mangel på dyktig arbeidskraft kan AI komme både frukthagen og arbeideren til gode, sa Kalyanaraman.
«Det er et partnerskap. AI kan hjelpe oss i bunn og grunn å bygge bro mellom høykvalifiserte og lavt kvalifiserte arbeidere," sa han.
Å utdanne arbeidsstyrken på alle nivåer er sentralt for AgAID Institute, ikke bare for å oppmuntre til AI-adopsjon, men som et spørsmål om rettferdighet, ifølge instituttets ledere. Instituttet planlegger flere utdanningsprogrammer fra K-12 gjennom høyere utdanning og arbeidstrening. Målet er å heve AI-ferdighetsnivåene og åpne nye karriereveier, som kan forbedre lønn og livskvalitet for landbruksarbeidere. Det kan også tiltrekke flere til landbruks- og datafag.
AgAID Institute vil gjennomføre flere utfordrende testsaker som involverer spesialavlinger, hvorav mange vokser i det vestlige USA, som epler, kirsebær, mynte og mandler. Disse avlingene omfatter flere store utfordringer: de krever intensiv arbeidskraft og vanning. De er også sårbare for værhendelser og klimaendringer. Spesialavlinger utgjør 87 % av den amerikanske landbruksarbeidsstyrken, og rundt 40 % av disse avlingene er flerårige, og krever langsiktig styring og ressursplanlegging.
De vanskelige utfordringene som disse sakene utgjør, vil bety at AgAID Institutes løsninger vil bli grundig testet før de blir overført til andre regioner i landet, sa Kalyanaraman.
"Vi vet at AI har et seriøst potensial til å gjøre banebrytende oppdagelser og transformere beslutningsevnene våre på en datainformert måte, men teknologien må utvikles på en veldig forsiktig måte," sa han.
Denne prisen er en del av en betydelig investering fra de føderale byråene i staten Washington AI-ledelse, bemerket den amerikanske senatoren Maria Cantwell. To av de 11 finansierte instituttene vil bli ledet av universiteter i staten: i tillegg til det WSU-ledede AgAID Institute, vil University of Washington lede NSF AI Institute for Dynamic Systems.
"Staten Washington er allerede ledende innen kunstig intelligens," sa Cantwell. "Fra University of Washingtons Tech Policy Lab som studerer de store utfordringene rundt kunstig intelligens til Washington State Universitys arbeid innen presisjonslandbruk, er vi mer enn klare for disse to bevilgningene for å hjelpe oss å forstå flere kunstig intelligens-applikasjoner. UW vil jobbe med komplekse systemer for å forbedre felt som produksjon, og WSU vil jobbe med forbedringer i oppdrett.
Rep. Cathy McMorris Rodgers uttrykte også sin støtte til det nye AgAID-instituttet.
"Washington State University har lenge vært ledende innen landbruk, innovasjon og teknologi," sa McMorris Rodgers. "Jeg var stolt over å være en del av samtalen på universitetets Agriculture AI Summit i oktober 2020 og er glad for å se at WSU ble utnevnt til USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support i dag. Dette instituttet, også kjent som AgAID, vil integrere AI-metoder i landbruksoperasjoner for prediksjon, beslutningsstøtte og robotikk-aktivert landbruk for å møte de komplekse landbruksutfordringene østlige Washington og nasjonen står overfor. Jeg ser frem til å se det innovative arbeidet som vil komme ut av dette instituttet for å støtte statens landbruksnæringer.»
- Sara Zaske, WSU News
WSU post-doktor Abhilash Chandel forklarer til et AgAID Institute-team hvordan dronens sensorteknologi samler multispektrale og termiske bildedata fra en "smart farm" i Yakima County. Foto: WSU