新型模范农场，精确将是关键
如果能将化学物质准确地喷洒到需要的作物上去，那何苦还要在整块土地上施药呢？在将来，每一株作物都能得到恰好的投入，不多也不少，这样非但能削减化学物品的使用，还能取得更好的收成。但是这说说容易，做起来就难了：欧洲和美国的那些大农场往往有数千公顷之巨，要对它们进行精确耕种，自动化就成了关键。具体来说，农业工程师指出，要精确耕作，就得由机器人充当农民。
或许用不了多久，农业机器人就能认出一株株秧苗，并且用酌量的化肥和水滴来催促它们生长。另一些机器则会识别出杂草，然后用一小滴除草剂、一把喷火枪、或者一束高能激光来将它们铲除。不仅如此，这些机器还能认出各种成熟的蔬菜，并且收割下来。
机器人还会给其他方面带来剧变，比如在农业工种上、在我们耕作的方式上、在土壤和土壤质量上，以及在农耕中投入的能量和碳含量上。它们能够降低污染，减少水的使用。不过对普通人来说，最显著的或许还是耕地外观的变化。有了机器人的参与，庄稼就可以在精心划分的小型农田里种植，果园里则会长满一列列二维形状的树木。不仅如此，机器农民甚至可能对端上餐桌的果蔬种类造成影响。
一个多世纪以来的机械化进程，已经将世界大多数地方的农业改造成了具有工业规模的活动，其中出产谷物的农场是机械化程度最高的。另外一些作物，比如用来制作加工食品的橘子和西红柿，也已经由机器来采摘了。在数以千计的奶牛场里，奶牛也已经改由机器人来挤奶。这类产品在进入你家附近的商场之前，没有一样是经过人手染指的。
下一代自动化农业机器
你可能已经见过它们，只是并未留意，因为这些机器人都扮成了拖拉机的样子。今天的这些“拖拉机”，有许多都是自动驾驶的，它们依靠GPS导航穿过田野，还能对自己的零件“说话”。而这些零件，比如一把犁、一只喷雾器等，也能向拖拉机“回话”。比如一部除草机就能告诉拖拉机“你开得太快了”或者“向左开”。
不同的农业机车之间也在开始彼此对话。美国约翰迪尔公司2012年出售的一种复合收割机，就能和牵引式挂车联系，并且提醒司机装载谷物。德国的芬特公司也研制出了成对作业的拖拉机，其中的一台由人工操作，另一台自动驾驶，在边上模仿第一台的动作。这套系统可以有效地将农民在田野中的劳作时间减半——而这还仅仅是开始。
不过话说回来，等到充分自动化的系统开进农田时，它们就不会再是拖拉机的样子了。今天的农业机器个头和重量皆大，因此有一个重大的缺陷：它们会压紧土壤，减少孔隙，杀死有益的生物。这样一来，作物就无法茁壮生长。压紧的土壤还会增加雨水侵蚀。启用成队的轻型自动机器人有望解决这个问题。用精确取代蛮力是其中的关键。一粒种子只要一平方厘米的土地就能生长，只要在那块土地上投入一小股能量，作物就能长得很好了。
有了这样的轻型机器人，犁地就再也没有必要了，由此可以大大降低能耗，也能降低农耕中排放的二氧化碳。当土地不再紧实，土壤就能保住原有的结构，留住有益的生物。它们还能吸收更多的水分，保持更久的肥力。
具有这些能力的自动机器人已经开始在田野试验中展现气概了。它们需要具备的关键能力有3种：能自动行驶，能分析眼前的场景，还要能帮助农民烧掉野草、喷洒农药或者收割庄稼。
其中导航系统还是最简单的部分，特别是在有了高精度的卫星导航技术RTK-GPS之后。这种技术能使机器将自己的位置确定在2厘米之内，目的是为一款叫做“BoniRob”的模块式农业机器人导航。BoniRob的外形像一辆四轮越野车，利用几台光谱成像仪来区分绿色的作物和褐色的土壤。它能记下每一株作物的位置，并在生长季中一次次返回原地观察它们的生长。
激光除草枪
除尽杂草是农民特别向往的一个目标，因为杂草会使有些作物的产量下降5成还多。因此，研究人员下一步的计划就是，给他的机器人安装一套精确的喷洒系统，该系统仿照喷墨打印机，能够在杂草的叶片上喷洒微小的除草剂液滴。鲁克肖森估计，这项技术能够使农药的使用减少8成。根据研究人员的计算，即便是将机器人的前期投资计算在内，这个新方法也会比传统的除草手段便宜。不仅如此，新方法还明显有利于生物多样性的维持，因为它能将除草剂杀死的植物数目减到最低。喷洒杀虫剂不是机器人清除杂草的唯一手段：试验中的样机还能用火焰喷射器和激光枪烧死杂草，这一点对于有机农业可是大有用处的。
同样的方法，或许还能节省化肥。田野试验显示，机器人能用传感器测量每一株小麦的氮水平，然后酌量施肥，并由此将整块田地的化肥使用削减8成以上，做到物尽其用。一方面是化肥减少使用，一方面是土壤变松、蓄水能力加强，结果就是河流和水道变得更加健康。除此之外，还有一个不言而喻的好处：化肥的工业生产造成的大量碳排放，在精确施肥之后也能有所缓解。
接下来的难题就是，如何区分杂草和作物。研究者正在研发相应的机器视觉系统，希望能借助叶片的不同形状来辨认比如杂草和甘蔗的不同。不过由于缺乏资金，这方面的研究仍然进展缓慢。如果在农业机器人方面的拨款能和采矿、国防项目相当，问题就可以解决。问题是，农业研究没有那么多钱。现在只能向别的行业借鉴，等他们的经验慢慢渗透过来。即便如此，机器人视觉也会在大约几年之后就绪。
在日本，政府接手了农业自动化的工作。日本目前只有4成的粮食是自己耕种，因此比任何国家都更加依赖粮食进口，不过日本政府计划在未来10年内把这个比例提高到5成。随着人口老化和农民数目的减少，这个国家也把目光转向了机器人。
机器人可能撞上步行的人或者走失的家畜，这是野口伸的一大担忧。于是他和德国的博世机械公司合作，准备给机器人配上激光和超声波传感装置，使它们能够警戒四周，一遇上撞击的迹象就紧急刹车。作为后备计划，机器人还会装上触感保险杠，即使真撞上了东西，也能立刻止步。
除日本外，还有两个地方同样受制于农村劳力短缺，农业机器人可能很快出现——那就是北美和西欧。像中国这样快速发展的国家同样面临这个问题。农业工作没有趣味和声望可言，收入一般也不高，工作内容却又累又脏，所以大家都希望进入城市，去工厂或办公室工作。虽然人口在增加，也都需要吃饭，愿意从事农业生产的人口却在急剧缩减之中。
现在的美国农场中有大量移民劳工，主要来自墨西哥。然而移民潮正在减缓，许多在美国工作的外国人都准备返回祖国了。美国劳工部开展的“全国农业工人调查”在过去25年内询问了5万多名农业工人，在近几年的调查中，超过半数的受访者都是非法移民。这个群体因为法律身份、教育水平和语言技能而无法从事其他许多职业，但是即便如此，他们当中的大多数也会在10年之内离开农场，转而从事其他对体力要求较小的职业。
加尔文和马丁还指出，雇佣成本的上涨一直在推动农场采用节约人工的技术，他们举的例子是葡萄干生产业：2000年的大丰收使得葡萄价格一泻千里，随着利润大幅压缩，农场主找起了省钱的法子。本来人工是他们的一大开支——美国的农场平均有42％的生产成本是花在人力上的。农场主改造了葡萄酒生产商的收割机，将它运用到了自己的农场当中。到2007年，加利福尼亚州已经有将近一半的葡萄干是机器收割的了。曾经有5万之众的工人队伍，现在也缩减到了3万人。
农业机器人或许对仰仗土地维生的劳工来说不是什么好消息，对农场主又如何呢？虽然有研究指出，机器人挤奶对于牧场的整体收益冲击不大，但是机器毕竟为奶农省去了每天挤奶的苦工。布莱克摩尔的计算则显示，农业机器人可以带来可观的经济利益，比如在谷物地和甜菜地里，机器人就能将每公顷的除草成本减少约两成。对经营有机农场的人来说，机器人的收益就更大了，因为劳动力在他们的总成本中所占的比重达到5成以上。对丹麦有机农业的一项研究指出，即便在计算了机器的购买和维修费用之后，农业机器人依然能将去除杂草的成本减去一半之多。
机器人农场
机器人技术能够减少农药的使用，但是其中的风险同样值得研究。比如，农业机器人到底能不能降低食品价格？决定食品价格的因素多种多样，从气候到超级市场的价格战，都有可能使价格或升或降。长远来看，自动化是否就能使果蔬变得便宜，这一点是很难断定的。但是降低了在农耕中投入的能量，我们至少就有机会把农产品的价格降下来。
除此之外，农业机器人的广泛应用还可能在超市中造成其他变化。用机器人挤奶可能会影响奶牛的基因组成，因为奶农会挑选那些“对机器人友善”的奶牛，也就是乳房形状、甚至性情都投合自动化的奶牛，并且用它们来繁殖后代。根据同样的道理，农业机器人或许还会影响进入商场的水果和蔬菜的种类，因为农民或许同样偏爱那些适宜自动化的作物，比如叶片形状不容易被机器人认作野草的，就有可能受到青睐。
还有一件事很难避免：这些机器最终将改变田园的景观。等到人们在设计农场时就将农业机器人考虑在内的时候，机器人农业的春天就真正到来了。到了那时，田地将重新分割成小块，作物将种植成一格一格，而非一列一列，果树也会修葺成二维的形状，以方便采摘。