Mit einem neuen Bundesstipendium in Höhe von 20 Millionen US-Dollar wird die Washington State University ein multiinstitutionelles Forschungsinstitut leiten, um Lösungen für künstliche Intelligenz (KI) zu entwickeln, um einige der größten Herausforderungen der Landwirtschaft in Bezug auf Arbeit, Wasser, Wetter und Klimawandel zu bewältigen.
Das neue Institut ist eines von 11 von der gestartet National Science Foundation und unter zwei von der finanziert US-Landwirtschaftsministerium – Nationales Institut für Ernährung und Landwirtschaft im Jahr 2021. Es heißt die AgAID Institut, die Abkürzung für USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support.
Während die traditionelle KI-Entwicklung Wissenschaftler beinhaltet, die Werkzeuge herstellen und diese an Endbenutzer liefern, wird das AgAID-Institut die Menschen, die die KI-Lösungen verwenden werden – von Landwirten und Arbeitern bis hin zu politischen Entscheidungsträgern – in ihre Entwicklung einbeziehen, sagte Ananth Kalyanaraman, Informatiker an der WSU Professor und leitender Hauptforscher des Instituts.
„Menschen sind in hohem Maße Teil des landwirtschaftlichen Ökosystems. Es wachsen nicht nur Pflanzen. Menschen manipulieren täglich Ernten und treffen komplexe Entscheidungen, etwa wie Wasser zugeteilt oder die Auswirkungen eines herannahenden Sturms gemildert werden“, sagte Kalyanaraman, der auch den Boeing-Lehrstuhl an der School of Electrical Engineering and Computer Science der WSU innehat. „Unser Ziel ist es, menschliches Wissen mit KI-Tools so zu verknüpfen, dass die Endergebnisse verstärkt werden, wobei das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile.“
Das AgAID-Institut wird eine multidisziplinäre, kollaborative Anstrengung sein, an der Fakultäten und Wissenschaftler mit Fachkenntnissen in einer Vielzahl von Bereichen der Informatik, Landwirtschaft und landwirtschaftlichen Öffentlichkeitsarbeit beteiligt sind.
Neben der WSU gehören zu den Institutsmitgliedern die Oregon State University; Universität von Kalifornien, Merced; Universität von Virginia; Carnegie Mellon Universität; Heritage University; Wenatchee Valley College; und der Kansas State University. Zu den Partnern des Privatsektors gehören IBM Research und das Start-up innov8.ag.
Das AgAID-Institut wird einen „Adopt-Adapt-Amplify“-Ansatz verfolgen, sagte Kalyanaraman. Das bedeutet, dass das Institut zunächst KI-Lösungen in Partnerschaft mit den Menschen entwickeln wird, die die Tools verwenden, damit sie praktisch sind und mit größerer Wahrscheinlichkeit übernommen werden. Die Forscher werden auch daran arbeiten, Lösungen zu entwickeln, die sich an sich ändernde Umgebungen anpassen können und die die Produktivität steigern, indem sie menschliche Fähigkeiten und Maschinenfähigkeiten kombinieren, um effektiver zu sein, als beides allein wäre. Zum Beispiel ist das Beschneiden von Bäumen eine hochqualifizierte Aufgabe, aber ein Anfänger könnte von einem KI-Tool profitieren, das fachkundige Anleitung bietet, um zu entscheiden, welcher Zweig am besten beschnitten werden kann. Die Aufgabe wird besser erledigt und der Arbeiter beginnt, aus dem Feedback zu lernen, und bei einem Mangel an qualifizierten Arbeitskräften kann die KI sowohl dem Obstgarten als auch dem Arbeiter zugute kommen, sagte Kalyanaraman.
„Es ist eine Partnerschaft. KI kann uns dabei helfen, die Kluft zwischen hochqualifizierten und geringqualifizierten Arbeitnehmern zu überbrücken“, sagte er.
Die Schulung der Belegschaft auf allen Ebenen ist für das AgAID-Institut von zentraler Bedeutung, nicht nur um die Einführung von KI zu fördern, sondern auch aus Gründen der Gerechtigkeit, so die Institutsleiter. Das Institut plant mehrere Bildungsprogramme von K-12 bis hin zu Hochschulbildung und Arbeiterschulung. Ziel ist es, das KI-Fähigkeitsniveau zu erhöhen und neue Karrierewege zu eröffnen, die die Bezahlung und Lebensqualität von Landarbeitern verbessern können. Es kann auch mehr Menschen für landwirtschaftliche und Computerberufe gewinnen.
Das AgAID-Institut wird mehrere herausfordernde Testfälle mit Sonderkulturen durchführen, von denen viele im Westen der Vereinigten Staaten wachsen, wie Äpfel, Kirschen, Minze und Mandeln. Diese Pflanzen bringen mehrere große Herausforderungen mit sich: Sie erfordern intensive Arbeit und Bewässerung. Sie sind auch anfällig für Wetterereignisse und den Klimawandel. Spezialkulturen machen 87 % der landwirtschaftlichen Arbeitskräfte in den USA aus, und etwa 40 % dieser Kulturen sind mehrjährig und erfordern eine langfristige Bewirtschaftung und Ressourcenplanung.
Die schwierigen Herausforderungen, die diese Fälle mit sich bringen, würden bedeuten, dass die Lösungen des AgAID-Instituts rigoros getestet würden, bevor sie auf andere Regionen des Landes übertragen würden, sagte Kalyanaraman.
„Wir wissen, dass KI ein ernsthaftes Potenzial hat, bahnbrechende Entdeckungen zu machen und unsere Entscheidungsfähigkeit auf datengestützte Weise zu verändern, aber die Technologie muss sehr sorgfältig entwickelt werden“, sagte er.
Diese Auszeichnung ist Teil einer bedeutenden Investition der Bundesbehörden in die KI-Führung im Bundesstaat Washington, bemerkte US-Senatorin Maria Cantwell. Zwei der 11 geförderten Institute werden von Universitäten des Bundesstaates geleitet: Neben dem von der WSU geführten AgAID Institute wird die University of Washington das NSF AI Institute for Dynamic Systems leiten.
„Der Bundesstaat Washington ist bereits führend in der künstlichen Intelligenz“, sagte Cantwell. „Vom Tech Policy Lab der University of Washington, das die großen Herausforderungen im Zusammenhang mit künstlicher Intelligenz untersucht, bis hin zur Arbeit der Washington State University in der Präzisionslandwirtschaft sind wir mehr als bereit für diese beiden Stipendien, um uns dabei zu helfen, mehr Anwendungen künstlicher Intelligenz zu verstehen. Die UW wird im Bereich komplexer Systeme arbeiten, um Bereiche wie die Fertigung zu verbessern, und die WSU wird an Verbesserungen in der Landwirtschaft arbeiten.“
Die Abgeordnete Cathy McMorris Rodgers drückte auch ihre Unterstützung für das neue AgAID-Institut aus.
„Die Washington State University ist seit langem führend in den Bereichen Landwirtschaft, Innovation und Technologie“, sagte McMorris Rodgers. „Ich war stolz darauf, Teil des Gesprächs auf dem Agriculture AI Summit der Universität im Oktober 2020 zu sein, und freue mich zu sehen, dass die WSU heute die Ernennung zum USDA-NIFA Institute for Agricultural AI for Transforming Workforce and Decision Support erhalten hat. Dieses Institut, auch bekannt als AgAID, wird KI-Methoden in den landwirtschaftlichen Betrieb für Vorhersagen, Entscheidungsunterstützung und robotergestützte Landwirtschaft integrieren, um die komplexen landwirtschaftlichen Herausforderungen anzugehen, denen Ost-Washington und die Nation gegenüberstehen. Ich freue mich auf die innovative Arbeit, die aus diesem Institut hervorgehen wird, um die Agrarindustrie unseres Staates zu unterstützen.“
- Sara Zaske, WSU-Nachrichten
Abhilash Chandel, Postdoktorand der WSU, erklärt einem Team des AgAID-Instituts, wie die Sensortechnologie der Drohne multispektrale und Wärmebilddaten von einer „intelligenten Farm“ in Yakima County sammelt. Foto: WSU