Current applications of artificial intelligence for advancing agriculture, sustainability and climate mitigation

人工智能（AI）正在重塑农业，通过在作物生产系统中实现数据驱动的决策，并支持向更可持续、更具韧性和气候智能型农业转型。本综述批判性地综合了AI应用的进展，涵盖精准灌溉、养分与土壤管理、产量预测、病虫害监测、计算机视觉、自主农业机器人以及基于大语言模型（LLM）的决策支持系统。除总结技术发展外，本综述还评估了其实际部署情况，强调农业AI的成功不仅取决于预测准确性，还取决于模型泛化能力、可解释性、经济可行性、互操作性以及与现有农学知识的整合。文中讨论了包括视觉Transformer、基础模型、数字孪生、多模态AI、检索增强生成以及联邦学习和持续学习在内的新兴技术，将其视为克服数据稀缺、环境变异性和田间可扩展实施等局限的重要方向。本综述强调，负责任的AI采用需要透明的治理框架，以解决数据所有权、隐私、算法公平性、网络安全和公平获取等问题，尤其是对小农耕作系统而言。尽管众多AI模型报告了卓越的性能，但农业领域的广泛采用仍受限于跨区域验证、碎片化数据集、基础设施要求以及现实世界部署不足。未来的进展将取决于多学科协作，整合人工智能、传感技术、机器人技术、作物科学和农业工程领域的进展，以开发稳健、可信且以农民为中心的决策支持系统。通过批判性评估技术创新和实施挑战，本综述提供了一个理解AI在农业中现状的框架，同时确定了将塑造下一代可持续和气候韧性农业系统的研究优先事项。