農業領域所消耗的世界每年用水量超過70%。其中，小型農場為發展中國家生產了將近80%的食物，因此，確保供水的質量和安全至關重要。對農業的環境分析通常依賴于離農場較遠，昂貴且費時的實驗室測試。因此，這種化學分析很快會被淘汰，僅限于樣本數有限的測試。據麥姆斯咨詢報道，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，幫助小型農場主監測土壤和水的健康狀況。

借助人工智能（AI）技術，一款被稱為AgroPad的原型產品，能夠實現對土壤和水的實時、現場化學分析。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卡片裝置，將一滴水或土壤樣品放在AgroPad上，卡片內的微流控芯片便會對樣品進行現場化學分析，并在10秒內給出分析結果。

卡片背面的圓圈提供了比色測試結果，每個圓圈內的顏色代表樣品中特定化學品的含量。利用智能手機，農民憑借專門的手機應用APP拍攝AgroPad的單個快照，就能立即接收到化學測試結果。

AgroPad：“邊緣人工智能”

這種“邊緣人工智能”計算方法使用機器學習和機器視覺算法，將被測量的顏色組成和強度轉化為樣品中的化學物質濃度，其結果比基于人類視覺的測試更可靠。測試數據可以同時傳輸到云計算平臺上，并用數字標簽進行標記，該數字標簽可以唯一地標識化學分析的時間、地點和結果。云平臺允許在不同的時間和地點管理并集成數百萬個在不同的時間和地點進行的單個測試。這是農業監測所需要的一大重要特性，例如，能夠監測全年特定區域肥料濃度的變化。

目前，研究人員設計出一款用于土壤和水檢測的5參數原型解決方案，包括pH值、二氧化氮、鋁、鎂和氯。研究人員也在持續擴展可供應用的化學指標庫。每個AgroPad都可以根據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，因此化學傳感中的即時數字化公共數據收集得以成為可能。伴隨紙質檢測裝置的低成本、大批量生產，以及移動和云技術的大規模部署，探索版原型有望徹底改變數字農業和環境測試。