In contrast to the rapid digitalization of several industries, agriculture suffers from low adoption of smart farming tools. While AI-driven digital agriculture tools can offer high-performing predictive functionalities, they lack tangible quantitative evidence on their benefits to the farmers. Field experiments can derive such evidence, but are often costly, time consuming and hence limited in scope and scale of application. To this end, we propose an observational causal inference framework for the empirical evaluation of the impact of digital tools on target farm performance indicators (e.g., yield in this case). This way, we can increase farmers' trust via enhancing the transparency of the digital agriculture market and accelerate the adoption of technologies that aim to secure farmer income resilience and global agricultural sustainability. As a case study, we designed and implemented a recommendation system for the optimal sowing time of cotton based on numerical weather predictions, which was used by a farmers' cooperative during the growing season of 2021. We then leverage agricultural knowledge, collected yield data, and environmental information to develop a causal graph of the farm system. Using the back-door criterion, we identify the impact of sowing recommendations on the yield and subsequently estimate it using linear regression, matching, inverse propensity score weighting and meta-learners. The results reveal that a field sown according to our recommendations exhibited a statistically significant yield increase that ranged from 12% to 17%, depending on the method. The effect estimates were robust, as indicated by the agreement among the estimation methods and four successful refutation tests. We argue that this approach can be implemented for decision support systems of other fields, extending their evaluation beyond a performance assessment of internal functionalities.


翻译:与若干产业的快速数字化相比,农业受到智能农业工具的低采用率的影响。尽管AI驱动的数字农业工具可以提供高性能预测功能,但它们缺乏关于对农民的好处的量化实证。 实地实验可以得出这种证据,但往往成本昂贵、耗时,因此在应用范围和规模上有限。 为此,我们提议了一个观察性因果推论框架,用于对数字工具对目标农业绩效指标的影响进行经验性评估(例如,在本案中,收益率)。这样,我们可以通过提高数字农业市场的透明度,加快采用旨在确保农民收入复原力和全球农业可持续性的技术,提高农民的信任度。作为案例研究,我们设计和实施了基于数字天气预测的最佳播种时间的建议系统。 农民合作社在2021年增长季节使用了这一系统。 然后,我们利用农业知识、收集的产量数据和环境信息来绘制农业系统因果关系图(例如,在本案中的产量)。 采用后门评估标准,我们通过在线分析,确定播种对产量的影响,然后加快采用确保农民收入复原力和全球农业可持续性的技术。我们设计和实施了基于数字天气预测的最佳播种时间系统。我们设计了一种建议系统,通过直线性回归,从统计结果评测测测测测测算,从12度到实地测测算结果,从实际测算结果,从实际测算结果到17度推算结果。

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