一個偶然機會，從不看電視新聞的我在央視新聞里看到一則關(guān)于自己家鄉(xiāng)的扶貧報道。我們那里屬于典型的北方農(nóng)村，在過去的上千年里都是過著靠天吃飯的農(nóng)耕生活，最主要種植的農(nóng)作物是玉米，如果遇到干旱等極端氣候，一年的收成就會損失大半。直到2019年底，當?shù)卮迕癫磐耆撠殹?/span>根據(jù)央視報道，真正讓全村脫貧的辦法，就是村里建起了規(guī)?；?a href="http://www.socialnewsupdate.com/v/" target="_blank">智能化的現(xiàn)代蔬菜種植基地。

該村的蔬菜大棚占地面積約174畝，在2018年底啟動建設(shè)，第一批試建大棚取得良好收益后，優(yōu)先承包給貧困戶種植，第二批共120多個蔬菜大棚陸續(xù)承包給村民種植。此外，村民還可以在一些新開發(fā)的公共崗位上班，獲得額外工資收入。蔬菜種植基地采取的是和北京順義區(qū)的蔬菜專業(yè)合作社聯(lián)合模式，通過“蔬菜基地+鄉(xiāng)扶農(nóng)公司+貧困戶+北京合作社+北京企業(yè)”的“3+2”訂單模式，蔬菜從育種育秧就有了保障，而銷售直接就對接了市場。

而從報道細節(jié)里，我們能看到這一蔬菜種植基地所使用數(shù)字化、智能化的手段，幫助收購蔬菜的合作社對于蔬菜種植、棚間管理以及產(chǎn)量預(yù)估等都有精準的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從源頭上就能保證蔬菜的品質(zhì)和可追溯，從而能夠在北京銷售市場獲得較高的溢價。從田間到餐桌的農(nóng)產(chǎn)品溯源，這些創(chuàng)新正是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化變革的縮影。不久前達摩院發(fā)布“2021十大科技趨勢”，其中一項就是農(nóng)業(yè)正邁入數(shù)據(jù)智能時代。

5G 、AI、大數(shù)據(jù)、云計算、IoT等數(shù)字技術(shù)讓農(nóng)業(yè)作物監(jiān)測、精細化育種和環(huán)境資源按需分配成為現(xiàn)實，農(nóng)業(yè)不再“靠天”吃飯，我們正在進入智慧農(nóng)業(yè)時代。按照我國政策慣例，通常每一年的中央一號文件，都是有關(guān)三農(nóng)問題。那么，我們也照此慣例，在新年之始，聊一聊“智慧農(nóng)業(yè)”這一話題。

從精準農(nóng)業(yè)到智慧農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)的技能譜又“擴列”了

去年初，我們介紹了精準農(nóng)業(yè)。這是源自90年代美國的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，適合美國中西部地區(qū)大農(nóng)場式的生產(chǎn)方式。比如，在美國伊利諾伊州的一個農(nóng)場主羅德尼·席林和父親，二人經(jīng)營著約7900畝農(nóng)田?，F(xiàn)在，由于父親年邁退休，田地里的活兒都靠羅德尼自己上陣，即便在農(nóng)忙時節(jié)，他也可以完全依靠農(nóng)場的大型農(nóng)業(yè)設(shè)備去完成收割任務(wù)。

關(guān)鍵就在于這些農(nóng)機設(shè)備的自動化和智能化水平特別高，駕駛室的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)和自動駕駛系統(tǒng)，確保了種植、噴藥、施肥、收割等工作的高效精準。這樣羅德尼坐在駕駛室里只需要偶爾盯著機器正常運轉(zhuǎn)即可，工作方式遠遠超出了我們對于傳統(tǒng)農(nóng)民的想象。

這類以規(guī)?；?、機械化為特征的精準農(nóng)業(yè)方式，也已經(jīng)在我國少數(shù)糧食主產(chǎn)區(qū)和大型國有農(nóng)場實現(xiàn)，但并不適合那些更加多樣化、高附加值的瓜果蔬菜等精細種植類型。因此，精準農(nóng)業(yè)的種類也在逐步豐富，比如走集約化、高產(chǎn)值的溫室種植路線，有走精細化人工管理的生態(tài)種植園等；同樣，精準農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵也在豐富，隨著新型傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用，精準農(nóng)業(yè)正在向智慧農(nóng)業(yè)邁進。

當然，“智慧農(nóng)業(yè)”概念的內(nèi)涵更加豐富，技術(shù)手段也更加豐富，應(yīng)用場景也更多樣。智慧農(nóng)業(yè)不僅局限于農(nóng)業(yè)種植的管理，而且著眼于整個農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)體系、能源利用、可持續(xù)生態(tài)發(fā)展等方面，通過先進信息通信技術(shù)，將整個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)推進到一個更高級的發(fā)展形態(tài)。

智慧農(nóng)業(yè)包含哪些特征和作用呢？

智慧農(nóng)業(yè)最核心特征就是擁有一個以智能數(shù)據(jù)為中心的服務(wù)平臺。通過云計算、傳感網(wǎng)等多種技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用，可使信息收集更完備、信息感知更透徹、數(shù)據(jù)資源更集中，從而使農(nóng)業(yè)信息更廣泛地互通和達到更智能化的控制，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更具有智慧性。比如，在前端可以為農(nóng)產(chǎn)品種植、管理和采摘等提供數(shù)據(jù)采集、可視化管理和智能決策，在終端可以為農(nóng)產(chǎn)品提供食品溯源、農(nóng)業(yè)信息展示，也可以衍生出農(nóng)業(yè)生態(tài)旅游服務(wù)等內(nèi)容。

智慧農(nóng)業(yè)可以讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境具有智能感知、智能決策、在線專家指導等作用，可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益、解決農(nóng)產(chǎn)品供需矛盾，消除農(nóng)村地區(qū)貧困等重要價值。進入21世紀，我國智慧農(nóng)業(yè)進入高速發(fā)展期。隨著農(nóng)業(yè)勞動力向二三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，人口老齡化加速，農(nóng)業(yè)勞動力出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性短缺。以自動化機械、智能機器人為代表的新技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，標志著智慧農(nóng)業(yè)進入大規(guī)模應(yīng)用期。

近些年，我國各項農(nóng)業(yè)政策中先后多次提及重視智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，未來5年，計劃將我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化總體水平提升至50%。與此同時，隨著人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，5G網(wǎng)絡(luò)部署的逐漸完善，超大規(guī)模無線傳感器監(jiān)測的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)產(chǎn)品供銷正變得越來越信息化、智能化、數(shù)字化。而我們多次提到的這些新技術(shù)，又是如何在智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中發(fā)揮作用的呢？

5G、IoT、云計算、AI，支撐智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)底座

2019年6月，工信部向國內(nèi)三家電信運營商和中國廣電發(fā)放了5G牌照，標志著我國正式進入5G時代。5G技術(shù)，對于農(nóng)業(yè)的信息化來說是全局式的創(chuàng)新推動。5G技術(shù)，首先將直接推動農(nóng)業(yè)傳感器的聯(lián)接種類和數(shù)據(jù)的技術(shù)升級，種植、畜牧、果蔬、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將成熟落地。其次，實時網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接保證農(nóng)業(yè)機械、無人機等植保作業(yè)的精準控制和數(shù)據(jù)實時傳輸、分析。再次，5G網(wǎng)絡(luò)保證智能化技術(shù)在種植、養(yǎng)殖過程中的廣泛應(yīng)用。最后，5G和AI的共同作用可以使得農(nóng)產(chǎn)品銷售變得更加智能和便捷。

云計算作為一種提供海量云端計算資源、超大存儲空間和超強計算能力的新型計算模式，將為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)計算中發(fā)揮巨大價值。同時隨著物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的爆炸，邊緣計算作為云計算的補充，也將在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)、更靠近數(shù)據(jù)源的設(shè)備側(cè)提供實時、短周期的本地決策。比如，在種植地，智能傳感器無需請求中央服務(wù)器來決定給附近的植物澆水或添加肥料的時間和用量，它們可以自己執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，必要時再與主要的云平臺同步。

相較于云計算，邊緣計算距離用戶更近、在邊緣節(jié)點完成數(shù)據(jù)處理和分析的效率更高。由于數(shù)據(jù)在邊端分散分布，可以更有效保護網(wǎng)絡(luò)，增強數(shù)據(jù)安全性。另外，由于邊緣計算完成了部分的數(shù)據(jù)處理，可以減少設(shè)備響應(yīng)時間和設(shè)備到云端的數(shù)據(jù)流量，與云計算形成協(xié)同服務(wù)。由于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)建設(shè)，各國越來越重視人工智能技術(shù)在挖掘農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)上的規(guī)律和模型的價值。

比如，針對農(nóng)作物生長過程，智能化設(shè)備可以完成實時監(jiān)測預(yù)警、水肥一體自動灌溉、病蟲害防治和災(zāi)情評估等，從而為提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、抵御災(zāi)害風險，為發(fā)展高效的智慧農(nóng)業(yè)提供了技術(shù)支撐。再比如，在蔬菜大棚種植場景，人工智能可以實現(xiàn)對棚內(nèi)溫濕度、光照和二氧化碳濃度等環(huán)境情況來控制補光時間，并檢查農(nóng)作物是否有病蟲害，提醒工作人員進行補光、補水等操作。在智能灌溉場景，實現(xiàn)模型驅(qū)動型、時間計劃型和環(huán)境驅(qū)動型等多種灌溉模式。

在近兩年非常火熱的AI養(yǎng)豬案例中，養(yǎng)豬場可以通過人工智能對生豬的生長情況和疾病預(yù)防、種豬繁殖等進行不間斷的監(jiān)測和預(yù)防。比如引入豬臉識別，及時發(fā)現(xiàn)母豬的發(fā)情和生病情況，實時監(jiān)控，智能發(fā)現(xiàn)擠壓豬仔等情況，從而有效提高生豬存活率，出欄率。人工智能的引入，實現(xiàn)了整個養(yǎng)豬過程的少人化和經(jīng)營過程的智能化、科學化管理。

以上我們看到，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)保證了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的實時、高效傳輸，物聯(lián)網(wǎng)保證了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的完整收集，云計算、邊緣計算提供了大數(shù)據(jù)分析處理的海量算力，而人工智能則提供了數(shù)據(jù)模型的智能分析、管理和決策，這些技術(shù)共同構(gòu)成智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)底座。現(xiàn)在，我們能在哪些具體的領(lǐng)域或者案例中，看到智慧農(nóng)業(yè)的真實面貌呢？

精準種植、智能養(yǎng)殖、自動農(nóng)機，親眼可見的智慧農(nóng)業(yè)場景

對于數(shù)字智能化技術(shù)的介紹，只是讓我們看到智慧農(nóng)業(yè)的輪廓，只有深入到智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用場景當中，才能真正感受到智慧農(nóng)業(yè)的豐富細節(jié)。我們首先介紹智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用最大的兩個場景：大田精準種植和大棚精準種植。

在大田精準種植當中，主要存在作業(yè)面積大、土地分布廣、設(shè)備布線和供電困難等問題，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)，就可以根據(jù)不同地域的土壤類型、灌溉方式、農(nóng)作物種類等進行不同設(shè)備配合，通過各種傳感器和智能氣象站，實現(xiàn)在線獲取土壤墑情、養(yǎng)分、氣象等信息，并實現(xiàn)墑情自動預(yù)報、灌溉智能決策及遠程控制灌溉設(shè)備，最終達到精耕細作的目的。比如，土壤墑情監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)獲取土壤墑情數(shù)據(jù)，通過將獲取的現(xiàn)場實時墑情信息和標準墑情信息數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)農(nóng)作物的標準數(shù)據(jù)進行對比，從而達到監(jiān)測預(yù)警墑情的目的。

而大田的水肥智能決策系統(tǒng)，則解決了傳統(tǒng)種植過程中灌水施肥量盲目性嚴重，造成水肥灌溉量不精準、資源大量浪費、作業(yè)強度大和過量施肥帶來土壤嚴重污染的痛點，這一決策模型從而可以提供輸入大田農(nóng)作物的最優(yōu)水肥比例，配合精準的水肥一體化技術(shù)進行水肥灌溉，從而更有效地利用水和肥料，節(jié)約成本的同時獲得更好的施肥效果。而對于大棚精準種植，更重要的是對于種植物生長環(huán)境、生長環(huán)節(jié)的精準把控和管理。

精準大棚種植主要體現(xiàn)在精準數(shù)據(jù)采集、云端智能水肥控制、智能農(nóng)事管理、智能控制、數(shù)字農(nóng)場平臺等幾個方向，可以作用在大棚種植的育苗、栽種、生長管理、收割、休耕等全流程環(huán)節(jié)當中，通過精準采集系統(tǒng)、云端智能水肥控制系統(tǒng)、智能農(nóng)事管理系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)和終端等，可對大棚種植各環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，為其科學化決策提供依據(jù)。智慧農(nóng)業(yè)的另外一大應(yīng)用場景就是畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖。最典型的智慧畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)就是奶牛、生豬和雞場養(yǎng)殖。

這里我們?nèi)匀灰陨i為例。一套生豬精準飼喂系統(tǒng)，需要實現(xiàn)對生豬的數(shù)量盤點、體重估測、運動軌跡跟蹤、轉(zhuǎn)圈出欄監(jiān)控及異常情況預(yù)警等，因此需要應(yīng)用到以下智能監(jiān)測技術(shù)，包括視頻監(jiān)控的智能身份識別，監(jiān)測每頭豬的身份、運動軌跡、發(fā)情期和健康狀況，整體環(huán)境檢測還要包括豬舍異常監(jiān)測、存欄出欄數(shù)量盤點、飼養(yǎng)人員行為監(jiān)控等。而生豬精準飼喂系統(tǒng)通過上述功能，可對生豬進行科學化的飼養(yǎng)和全面嚴格的管理，確保生豬的品質(zhì)。

國內(nèi)領(lǐng)先的農(nóng)牧產(chǎn)品企業(yè)新希望六合，與中國移動共同開發(fā)的5G智慧養(yǎng)豬平臺，就通過在養(yǎng)殖場的邊端部署，建立了智能影像識別的系統(tǒng)，通過專門優(yōu)化的AI算法，可以快速高效準確地實現(xiàn)對生豬各項生理特征的識別。另外，以機器視覺分析技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合5G高帶寬能力將圖像數(shù)據(jù)上傳至MEC（移動邊緣計算）側(cè)，并通過部署在MEC的AI平臺實現(xiàn)生豬盤點、測重、測膘、體溫等功能。

第三大類，也是我國在智慧農(nóng)業(yè)上重點發(fā)力的應(yīng)用場景就是智能農(nóng)機。借助5G、北斗衛(wèi)星定位、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等技術(shù)，智能農(nóng)機可以實現(xiàn)厘米級地理位置定位與測速、基于5G的無線傳輸，以及高清視頻采集、存儲與實時傳輸，還有高精度地圖API（應(yīng)用程序編程接口）、氣象服務(wù)API、作業(yè)規(guī)劃與管理云平臺API等。

2019年5月，我國中科院研發(fā)的超級拖拉機1號，已經(jīng)在萬畝基地實現(xiàn)了無人駕駛的測試，利用衛(wèi)星導航的智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)，只需要三四個人員，就可以指揮20臺智能拖拉機，完成所有耕地、播種、澆水、打藥等作業(yè)。相當于，我國在智能農(nóng)業(yè)機械的制造和應(yīng)用上正邁入全球先進行列。總體來說，智慧農(nóng)業(yè)正在幫助各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場景朝著集約化、智慧化的方向發(fā)展。集約化將極大降低生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益，智慧化將推動整個生產(chǎn)流程是數(shù)據(jù)感知、智能管理和全產(chǎn)業(yè)鏈智能決策，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)全場景的聯(lián)接互通。

現(xiàn)在，我國正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)快速轉(zhuǎn)型的過程當中，但是需要看到智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。先從現(xiàn)狀來看，許多地區(qū)存在基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、地區(qū)發(fā)展不均衡、農(nóng)村技術(shù)、管理人才短缺等現(xiàn)實問題；在新技術(shù)應(yīng)用上，還存在著投入建設(shè)成本高、專用設(shè)備特別是專用芯片匱乏、配套設(shè)施不完善等問題，而在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的準確性收集、信息共享和信息利用上面存在效率不高、應(yīng)用質(zhì)量差等問題。

這些問題有賴于國家、地方政府、科技企業(yè)以及農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高度重視和投入，比如政府應(yīng)加強智慧農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在網(wǎng)絡(luò)、交通、電力等方面實現(xiàn)配套。農(nóng)業(yè)研發(fā)機構(gòu)加強智能農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)和相關(guān)成果的落地轉(zhuǎn)化。相關(guān)技術(shù)企業(yè)加強適應(yīng)智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)人才的培養(yǎng)，提高一線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者運用智能設(shè)備的能力。智慧農(nóng)業(yè)或者我國整個農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，對于已經(jīng)遠離鄉(xiāng)土、身居城市的我們，是一種很少感知和關(guān)注的領(lǐng)域。于我而言，也更多是對智慧農(nóng)業(yè)的輪廓和運行機制做一些皮毛介紹。

未來，我更希望的是能夠在越來越多的地區(qū)、越來越多的媒體，看到我們的家鄉(xiāng)都能有各種各樣的智慧農(nóng)業(yè)的景象出現(xiàn)。而這些案例，更值得被我們記錄。

fqj