尊龙凯时 - 人生就是搏!平台院士观察：我国智慧农业的|TOBU8韩国日本|现状

　　2023 年10 月28 日ღ◈✿， 沈阳TOBU8韩国日本ღ◈✿， 在CNCC2023（2023年中国计算机大会）上ღ◈✿，CCF（中国计算机学会）数字农业分会主任ღ◈✿、中国工程院院士ღ◈✿、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江教授做了《数字农业现状与展望》的报告ღ◈✿，介绍了计算科技在农业领域里的应用发展情况ღ◈✿，包括ღ◈✿：

　　信息科技和农业结合ღ◈✿，现在一个很热的发展方向是智慧农业ღ◈✿。2022 年联合国粮农组织（FAO）关于推进农业和农村的可持续发展ღ◈✿，提了六项有重大影响的技术ღ◈✿：生物科技ღ◈✿，数字科技ღ◈✿，可再生能源ღ◈✿，机械化ღ◈✿，灌溉技术ღ◈✿，食品加工科技ღ◈✿。

　　联合国粮农组织认为科技和创新能够加速农业食品系统转型ღ◈✿，使得系统可以更有效率ღ◈✿，包容性ღ◈✿，韧性以及可持续性ღ◈✿。

　　未来农业和农村的发展与计算科学有很大关联ღ◈✿。农业经历了长期的发展ღ◈✿，从1.0 向现在的3.0 逐渐演进ღ◈✿，欧洲已演进到了4.0ღ◈✿。当然农业发展的4.0 跟德国工业4.0不是一个完全相同的概念ღ◈✿。但是从农业科技发展和进步的角度看ღ◈✿，目前农业农村领域一直面临着农业的第三次绿色革命ღ◈✿，即数字革命ღ◈✿，将生物技术尊龙凯时 - 人生就是搏!平台ღ◈✿、信息科技和智能装备融合在一起ღ◈✿，推动农业生产方式的变革ღ◈✿，形成新的数字经济TOBU8韩国日本ღ◈✿。

　　信息科技在农业领域的应用形成了很多不同的名词ღ◈✿：智慧农业ღ◈✿，智能农业ღ◈✿，数字农业ღ◈✿，精准农业……ღ◈✿，这几个词在国外的都有相对应的英文单词ღ◈✿，smartღ◈✿，digitalღ◈✿，precision 等ღ◈✿。这是由于数字科技和农业进行融合之后ღ◈✿，由于强调的方面ღ◈✿、作用的对象ღ◈✿、产生的结果不太一样ღ◈✿，所以有了不同的名词ღ◈✿，但总体上没有本质上的差异ღ◈✿。

　　目前从政府部门现在基本上统一ღ◈✿，农业农村部一般把IT 和农业的融合叫做智慧农业ღ◈✿，中央网信办体系强调数字ღ◈✿，有数字乡村ღ◈✿、数字农业等概念ღ◈✿。但总体上信息科技作为一个要素ღ◈✿，对农业生产的降本增效产生了重大的影响ღ◈✿，是一种新的生产方式ღ◈✿。

　　FAO 发布的《2022 年食品和农业状况》是由部分世界著名的IT 与农业融合专家写的一份400 多页的报告ღ◈✿，里面详细列举了信息科技在农业领域应用的里程碑式的事件ღ◈✿，从1974 年动物的电子耳标开始ღ◈✿，到上个世纪80 年代末90 年代初美国的GPS 用于农业ღ◈✿、发展精准农业ღ◈✿，到现在大尺度的智能化ღ◈✿、无人化的农场的发展ღ◈✿，以美国约翰迪尔（John Deere）公司为代表ღ◈✿。目前在农业里ღ◈✿，无论是种植业ღ◈✿、养殖业还是加工业都在广泛地应用信息技术ღ◈✿。

　　美国农业部2022 年发布了2016—2019 美国信息技术组合应用的种植面积分布ღ◈✿，其中ღ◈✿，分析制图技术+ 自动导航对农业产量的影响非常大ღ◈✿。例如冬小麦和玉米能够增产12% 以上ღ◈✿。这再次验证了信息科技对农业发展的重要影响ღ◈✿。

　　信息科技应用到农业尊龙凯时 - 人生就是搏!平台ღ◈✿、形成智慧农业已成为国际上的研究热点ღ◈✿。美国三院（科学院ღ◈✿、工程院ღ◈✿、医学科学院）制定的面向2030 年食品农业科技发展战略中ღ◈✿，列了5 项重点突破的方向ღ◈✿，第一个是农业传感器ღ◈✿，此外还有ღ◈✿：数据科学/ 大数据尊龙凯时 - 人生就是搏!平台ღ◈✿，农业人工智能等ღ◈✿。

　　未来我们要结合国际趋势ღ◈✿，考虑怎样用信息科技ღ◈✿、工业技术来促进农业转型ღ◈✿，以加速农业现代化ღ◈✿，建设农业强国ღ◈✿。

　　最近国内外都在关注信息科技与农业融合ღ◈✿。如果按照一个闭环来考虑ღ◈✿，包括ღ◈✿：信息的获取ღ◈✿，处理决策ღ◈✿，实施ღ◈✿。其中涉及的具体技术是非常多的ღ◈✿。

　　智能服务也是一个非常重要的方面ღ◈✿，建立知识服务平台ღ◈✿，这里既和人工智能有很大的关系ღ◈✿，也和网络ღ◈✿、数据尊龙凯时 - 人生就是搏!平台ღ◈✿、知识有关系ღ◈✿，都可以归结到计算科学领域TOBU8韩国日本ღ◈✿。

　　国际上非常关注ღ◈✿。现在我们每年要花460 亿元去进口国外的高端的传感器ღ◈✿。我们在机理ღ◈✿、材料ღ◈✿、加工工艺等方面都需要进一步的研究和突破ღ◈✿。

　　微型化/ 芯片级的农业传感器的特点ღ◈✿：①在复杂的场景下稳定可靠ღ◈✿，②把一些算法写在芯片里ღ◈✿。我国非常关注这种CMOS 结构的传感器的发展ღ◈✿。

　　例如我国用LIBS（激光诱导击穿光谱）做的土壤硝态氮传感器ღ◈✿，目前精度很高ღ◈✿。过去这种测试方法要搬到化学实验室ღ◈✿，现在把化学计量通过物理计量ღ◈✿、科学计算的方式TOBU8韩国日本ღ◈✿，能在现场获取数据ღ◈✿，这是非常有意义的ღ◈✿。如果把这种仪器设备连到网上ღ◈✿，就变成了在线测试ღ◈✿，所以对快速的诊断和决策具有重要意义ღ◈✿。另外ღ◈✿，我们也研制出了土壤重金属速测仪ღ◈✿，过去土壤重金属传感器主要从美国和韩国购买ღ◈✿。我们还有营养液多元素速测仪ღ◈✿，可用于农业大棚ღ◈✿。

　　现在我国很多专项ღ◈✿，例如脑科学ღ◈✿、人工智能ღ◈✿、种业等专项ღ◈✿。赵春江院士认为ღ◈✿，目前我们所谈的智能ღ◈✿、新一代的人工智能ღ◈✿，都是以计算智能为主体ღ◈✿。

　　关于计算智能ღ◈✿，特别是新一代人工智能的创新发展很快尊龙凯时 - 人生就是搏!平台ღ◈✿，我国围绕5 个方面进行了战略性的部署ღ◈✿，突出机器学习ღ◈✿。其实所有还是以数据为基础ღ◈✿，没有从根本上离开计算ღ◈✿。

　　农业领域有很多数据ღ◈✿。现在一年的数据量是8000PBღ◈✿，每年还在以60% 的速度在增长ღ◈✿。农业数据跟工业数据的不同之处是有生态适应性ღ◈✿，即跟位置紧密关联ღ◈✿。所以与工业计算相比更复杂ღ◈✿。这也是为什么农业率先大规模实现基于卫星导航定位的系统尊龙凯时 - 人生就是搏!平台ღ◈✿。

　　从大量的数据中可以提取知识ღ◈✿，有了知识ღ◈✿，就可以做很多服务和研究ღ◈✿。因为农业本身是与生命科学领域紧密关联的ღ◈✿，所以现在人工智能用于生命科学领域的研究ღ◈✿，像AlphaFold等ღ◈✿，还有加拿大一家公司ღ◈✿，通过人工智能算法进行高通量的育种筛选ღ◈✿，来加快育种周期ღ◈✿，选出高产的品种ღ◈✿。他们的研究范式是先获取数据ღ◈✿，然后建立模型和算法ღ◈✿，再进行计算ღ◈✿、筛选ღ◈✿，从而加速育种周期ღ◈✿。

　　另外ღ◈✿，可以通过智能计算ღ◈✿，对病害ღ◈✿、虫害进行诊断ღ◈✿。农业大概有7800 多种病害ღ◈✿、7000 多种虫害TOBU8韩国日本ღ◈✿。

　　日本上世纪80 年代曾研制过一种智能机ღ◈✿，是从人工智能角度来做的ღ◈✿，但是最后没有研制成功ღ◈✿，放弃了ღ◈✿。该智能机一个非常重要的应用方向就是病虫害的在线的诊断和服务ღ◈✿。从今天看来ღ◈✿，当时的方向定得非常准确ღ◈✿，可惜那时网络还跟不上ღ◈✿。

　　动物疫病方面ღ◈✿，我们人现在可以进行远程诊疗ღ◈✿，那么动物养殖业也一样可以ღ◈✿。非洲猪瘟在国内曾导致了重大的损失ღ◈✿。养鱼ღ◈✿、养鸡也一样ღ◈✿。新希望ღ◈✿、牧原等企业积累了很多数据和案例ღ◈✿，然后把这些案例进行整理和分析ღ◈✿，构建了相关的诊疗的模型ღ◈✿。

　　另外还有以数据为基础的育种ღ◈✿。动物育种特别强调群体性ღ◈✿，需要通过计算去进行分析和判断ღ◈✿，这样才能够加速育种周期ღ◈✿。目前全球育种已经走向了一个新时代ღ◈✿，就是智能设计育种ღ◈✿，是以人工智能的计算方法突破和发展ღ◈✿，结合已有的全基因组进行选择的大数据育种ღ◈✿，发展速度非常快ღ◈✿。

　　分子育种是智能设计育种的一个基本范式ღ◈✿。从分子辅助标记育种（MAS）到全基因组选择育种（GS）ღ◈✿，转基因/ 基因编辑育种（GM/GE）ღ◈✿。目前分子设计育种在生命科学领域是非常热的研究领域ღ◈✿。

　　目前我国北斗卫星导航已基本满足我们农业生产的需要ღ◈✿。过去我们都用GPS 和俄罗斯的格洛纳斯ღ◈✿，现在基本上以中国自己的北斗卫星为主ღ◈✿。

　　机器智能化可谓解放生产力的一个非常重要的方法ღ◈✿，但是现在要想完全做到智能化ღ◈✿、提高作业质量还是很难的ღ◈✿。

　　驱势是从一般的智能机械到智能机器人ღ◈✿。荷兰瓦格宁根大学（WUR）是一所以农业为特点在全球排名靠前的综合性大学ღ◈✿，该校在设施园艺方面发展得很好ღ◈✿，其中机器人从种到收各个环节发展很好ღ◈✿。

　　农业机器人非常复杂ღ◈✿。赵春江院士团队研制了苹果采收机器人ღ◈✿，已经花了约3 年时间ღ◈✿，探索了很多不同的技术路线ღ◈✿，最后确定为采取多臂方案ღ◈✿。因为1 个臂效率较低TOBU8韩国日本ღ◈✿，4 个臂速度较快ღ◈✿，如果两边同时做/8 个臂就更好ღ◈✿。

　　当然现在还在探索中ღ◈✿，还不完全成熟ღ◈✿。因为苹果树的结构很复杂ღ◈✿，有一定的厚度ღ◈✿，而且白天和晚上光照的影响也是较大的ღ◈✿，所以怎样提高精准定位ღ◈✿，还要考虑速度和效率ღ◈✿，而且对果实不能进行伤害ღ◈✿，这带来一系列挑战ღ◈✿。因为采摘时不是以摘下来为目的ღ◈✿，还要保证外观良好ღ◈✿，所以情况非常复杂ღ◈✿，从对象感知到情景感知ღ◈✿，然后消除背景的复杂噪声ღ◈✿，建立更加高精度的诊断模型ღ◈✿。目前这种末端执行器要做到处理反馈ღ◈✿，因为劲小了摘下不来TOBU8韩国日本ღ◈✿，劲大了会把苹果夹伤ღ◈✿。

　　目前农业农村领域的无人机的载荷和续航时间还有待提升ღ◈✿，另外还要把无人机做到智能化TOBU8韩国日本ღ◈✿，①作业时不能遗漏ღ◈✿，②不能重复ღ◈✿，③安全ღ◈✿。浙大有个无人机群研究小组ღ◈✿，多架无人机可以在竹林里快速飞行ღ◈✿，而不相互碰撞ღ◈✿，可以避障ღ◈✿。

　　无人农场ღ◈✿。在人工智能领域里ღ◈✿，可以叫自主无人的系统ღ◈✿。当然目前自主无人系统从单个机器已经变成多机协同的体系ღ◈✿。

　　目前国内在积极探索ღ◈✿。国外ღ◈✿，像美国约翰迪尔ღ◈✿、美国凯斯纽荷兰(CNH) 等农机巨头现在已有相应的一些技术解决方案ღ◈✿，是多机协同ღ◈✿，为我们提供了很好的思路ღ◈✿。国内目前正在建三江垦区这种面积较大又平坦的地方进行试验ღ◈✿。

　　2）大田精准农业ღ◈✿。这个话题更大ღ◈✿，从种到收每个环节都有计算机的参与ღ◈✿，把过去传统的不可控的农业生产变成可控的ღ◈✿。使生产管理更加精确ღ◈✿，效率更高ღ◈✿。

　　3）智能温室ღ◈✿。过去叫农业大棚ღ◈✿，现在叫智能温室ღ◈✿，现在的形势也发生很大的变化ღ◈✿，例如有26 层楼进行叶菜类生产ღ◈✿，它完全是一家生产工厂ღ◈✿，种子下去ღ◈✿，那边出来的就是我们要吃的蔬菜ღ◈✿。这是一个生产工厂的概念ღ◈✿，涉及环境和科学计算ღ◈✿、控制等非常复杂的一套技术系统ღ◈✿。工业上有智能制造的工厂ღ◈✿，现在农业领域有智能的植物生产工厂ღ◈✿，还有垂直的农场ღ◈✿，可达二十几层ღ◈✿。国外给了智能垂直农场的定义等级以及相应的技术支撑要素ღ◈✿。这里有几个与我们有关ღ◈✿：①对场景要判断和分析ღ◈✿，②基于场景和业务流程的计算和控制ღ◈✿，③让机器来完成人去做的工作ღ◈✿，即实施ღ◈✿。

　　我国的一个重要创新是楼房养猪ღ◈✿。湖北鄂州在60亩地上建了两栋楼ღ◈✿，每栋楼一年出商品猪60 万头ღ◈✿，两栋楼共120 万头ღ◈✿，投资了40 亿元ღ◈✿。整个过程全是以感知ღ◈✿、计算ღ◈✿、控制和实施这一个链条为主线的ღ◈✿，包括猪从不同的楼层进行转运ღ◈✿。在楼房养猪方面ღ◈✿，广西扬翔也做得比较好ღ◈✿。

　　现在提出大食物观ღ◈✿，因此要向海洋要食物ღ◈✿。现在在海里ღ◈✿，特别是在公海ღ◈✿，完全可以有一艘很大的养殖船ღ◈✿，例如投入使用的青岛国信1 号是10 万吨级的大型养殖工船ღ◈✿，可以饲养大黄鱼ღ◈✿。

　　首先ღ◈✿，全球及我国的农业人口减少得很快ღ◈✿。据《世界人口展望ღ◈✿：2019 年修订版》的数据显示ღ◈✿，到2050 年ღ◈✿，全世界每6 人中ღ◈✿，就有1 人年龄在65 岁（16%）以上ღ◈✿，而这一数字在2019 年为11 人（9%）ღ◈✿。2020 年美国3.3亿人ღ◈✿，从事农业的人大概占不到1%ღ◈✿。我们现在虽然人数还比较多ღ◈✿，但是农村劳动力红利已经没有了ღ◈✿。

　　关于人口老龄化ღ◈✿，日本的老龄化已经非常严重ღ◈✿。我国从2015ღ◈✿、2016 就开始ღ◈✿，大于65 岁的人口占全社会人口的比重快速增加ღ◈✿。

　　所以将来农业生产还得靠智能系统ღ◈✿，从单一的生产到一套完整的作业系统ღ◈✿。未来农业会是这种场景ღ◈✿：没有人ღ◈✿，机器做业完成后进入机库ღ◈✿，晚上也可以作业ღ◈✿。过去传统的农业生产模式已不复存在了ღ◈✿。

　　这是未来人们预想的一种模式ღ◈✿：在机器上装传感器ღ◈✿，可以动态感知ღ◈✿，然后自主作出决策和控制ღ◈✿、实施ღ◈✿。可见未来我们要推进智慧农业ღ◈✿，计算技术ღ◈✿、计算科学非常重要ღ◈✿。

　　值得一提的是ღ◈✿，中国跟国外不同之处就是要发展小尺度的设备ღ◈✿。美国的有些设备大概120 英尺宽（约合36.6 米）ღ◈✿，在我们国内没法用ღ◈✿。日本与我国有相近的地方ღ◈✿，所以日本小尺度的智能设备发展值得关注ღ◈✿。尊龙凯时官网人工智能ღ◈✿！尊龙凯时人生就是搏(中国)官网ღ◈✿，尊龙凯时ღ◈✿。尊龙凯时appღ◈✿！