爆破它们：罗格斯大学的一名科学家使用激光杀死杂草

想象一下，一台拖拉机大小的机器可以分辨出蔬菜和杂草之间的区别，然后用激光杀死不受欢迎的植物。

这不是科幻小说。罗格斯大学环境与生物科学学院植物生物学系副教授Thierry Besançon正在新泽西州进行测试。其最近与同事合作对这款高科技装置进行了田间试验，该装置利用人工智能和激光来杀死杂草。

科学家们正在研究一种高科技设备，该设备利用人工智能和激光来杀死杂草而不使用化学物质。罗格斯大学的杂草科学家Thierry Besançon表示，他所研究的激光除草机技术极其精准，可以区分蔬菜与杂草并用激光击中不受欢迎植物。 “这纯粹是物理学原理在起作用，”他说，“不涉及任何除草剂，只是针对杂草的能量光。”

这些实地试验的结果被认为是美国东海岸首次关于人工智能引导激光除草的同行评审研究，已在科研期刊《害虫管理科学》上发表。早期结果显示很有前景：这项技术的核心机器在控制杂草方面表现与传统除草剂相当，在某些情况下甚至有助于作物生长，Besançon是一位杂草学专家且是该研究的通讯作者。科学家们表示，这种激光除草机对于新泽西州尤其具有重要意义，在那里小农场和菠菜、绿叶蔬菜及香草等特色作物占主导地位。许多这类作物几乎没有或没有批准使用的除草剂，留给种植者的选择有限。实验使用的是来自西雅图Carbon Robotics公司的一款演示机型。该机器通过高分辨率摄像头和深度学习算法实时区分作物与杂草，然后用精确的激光束将其摧毁。

这些试验于2024年春季和夏季在新泽西州鲁特格斯农业研究与推广中心进行，该中心位于布里奇敦附近的上鹿林地区，并与康奈尔大学园艺学院的助理教授Lynn Sosnoskie博士合作开展。研究人员测试了激光除草机在菠菜、豌豆和甜菜作物上的效果。新泽西州蔬菜种植者协会以及鲁特格斯新泽西农业实验站支持了在新泽西州进行的田间试验。 重要的是，这些试验的重要性并未被忽视。在《害虫管理科学》杂志上发表的一篇社论中，来自密西西比大学的资深杂草科学家Stephen O.Duke将这项研究称为“潜在地具有变革性”的，并将其与过去半个世纪中最重要的农业创新之一相提并论。

自转基因作物问世以来，我从未对一项新技术如此印象深刻，”Duke写道，他指的是如Roundup抗性大豆等产品。这种大豆经过基因工程改造，不会受到常用除草剂Roundup的影响。他称赞罗格斯-康奈尔大学的研究提供了“令人信服的证据，表明人工智能引导激光的技术可能很快会改变发达国家的杂草控制方式。”尽管由受过训练的技术人员操作而非完全自主运行，这台机器射击精准。“我们有杂草生长在作物幼苗旁仅半厘米处，”Besançon说，“但对作物没有造成任何激光损伤。它极其精确。”新泽西州的一位种植者生产欧芹、香菜和茴香，他表示基于罗格斯田间试验的兴趣在于购买商用激光除草机。“他告诉我，‘我没有其他选择，’”Besançon说，“这些作物没有化学解决方案，所以这是他的最佳选择。”

挑战依然存在。这台机器价格昂贵，起价约为50万美元。这种方法最适合用于短季作物，并且在生长季节需要多次通过，尤其是在东海岸湿润的气候中，杂草会更加频繁地出现。此外，在杂草较小的时候效果最佳，因此农民需要密切监控他们的田地并迅速采取行动。“你不能等得太久，”Besançon说，“如果杂草长得太大，激光就需要更多的能量并且速度会变慢。”尽管存在这些限制，Besançon表示这项技术将会改进。“他们已经在研发更快、更高效的版本了，”他说，“最终，你可能能够以每小时五英里的速度驾驶这台机器而不是一两英里。”Besançon补充说，这种激光除草机的好处显而易见。它消除了对除草剂的需求，减少了工人、消费者和环境中的化学物质暴露。此外，它还避开了如抗性杂草帕梅拉豚戟等日益严重的问题，后者在新泽西州和纽约州已成为一个主要关切点。