農(nóng)業(yè)領(lǐng)域所消耗的世界每年用水量超過70%。其中，小型農(nóng)場為發(fā)展中國家生產(chǎn)了將近80%的食物，因此，確保供水的質(zhì)量和安全至關(guān)重要。對農(nóng)業(yè)的環(huán)境分析通常依賴于離農(nóng)場較遠(yuǎn)，昂貴且費時的實驗室測試。因此，這種化學(xué)分析很快會被淘汰，僅限于樣本數(shù)有限的測試。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，IBM的研究人員找到一種辦法，能簡化測試過程并使其價格合理化，幫助小型農(nóng)場主監(jiān)測土壤和水的健康狀況。借助人工智能（AI）技術(shù)，一款被稱為AgroPad的原型產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤和水的實時、現(xiàn)場化學(xué)分析。

那么，它是如何工作的呢？

AgroPad是一款大小與名片差不多的紙質(zhì)卡片裝置，將一滴水或土壤樣品放在AgroPad上，卡片內(nèi)的微流控芯片便會對樣品進行現(xiàn)場化學(xué)分析，并在10秒內(nèi)給出分析結(jié)果。

卡片背面的圓圈提供了比色測試結(jié)果，每個圓圈內(nèi)的顏色代表樣品中特定化學(xué)品的含量。利用智能手機，農(nóng)民憑借專門的手機應(yīng)用APP拍攝AgroPad的單個快照，就能立即接收到化學(xué)測試結(jié)果。

AgroPad：“邊緣人工智能”

這種“邊緣人工智能”計算方法使用機器學(xué)習(xí)和機器視覺算法，將被測量的顏色組成和強度轉(zhuǎn)化為樣品中的化學(xué)物質(zhì)濃度，其結(jié)果比基于人類視覺的測試更可靠。測試數(shù)據(jù)可以同時傳輸?shù)?a href="http://www.makelele.cn/v/tag/475/" target="_blank">云計算平臺上，并用數(shù)字標(biāo)簽進行標(biāo)記，該數(shù)字標(biāo)簽可以唯一地標(biāo)識化學(xué)分析的時間、地點和結(jié)果。云平臺允許在不同的時間和地點管理并集成數(shù)百萬個在不同的時間和地點進行的單個測試。這是農(nóng)業(yè)監(jiān)測所需要的一大重要特性，例如，能夠監(jiān)測全年特定區(qū)域肥料濃度的變化。

目前，研究人員設(shè)計出一款用于土壤和水檢測的5參數(shù)原型解決方案，包括pH值、二氧化氮、鋁、鎂和氯。研究人員也在持續(xù)擴展可供應(yīng)用的化學(xué)指標(biāo)庫。每個AgroPad都可以根據(jù)用戶的各自需求進行定制。

基于紙基微流控的裝置可以由非專家進行操作，因此化學(xué)傳感中的即時數(shù)字化公共數(shù)據(jù)收集得以成為可能。伴隨紙質(zhì)檢測裝置的低成本、大批量生產(chǎn)，以及移動和云技術(shù)的大規(guī)模部署，探索版原型有望徹底改變數(shù)字農(nóng)業(yè)和環(huán)境測試。