江蘇省農(nóng)科院設施番茄智能化生產(chǎn)示范基地內，智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團隊在調試采摘機器人。
李 博攝
在山東省黃河三角洲農(nóng)業(yè)高新區(qū)示范基地，智能農(nóng)機開展翻地旋耕作業(yè)。
曾 威攝
數(shù)據(jù)來源：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部
中國科學院智能農(nóng)業(yè)團隊指揮中心里，科研人員正遠程采集農(nóng)業(yè)信息。
何 寬攝
炎炎夏日，卻不見“汗滴禾下土”。安徽省蕪湖市繁昌區(qū)新林村伏羲農(nóng)場內，晚稻栽植成片，農(nóng)業(yè)機器人穿梭田間、巡檢苗情，各類傳感器遍布其間，探測墑情、氣象、病蟲害等信息，并實時傳輸?shù)胶蠓降闹笓]中心。
“這里就像人的‘大腦’。”95后農(nóng)田管理員侯廣宇坐在指揮中心，手持平板電腦，遠程操控著農(nóng)業(yè)機器人，“農(nóng)場‘聰明’了，人在屋中坐，就能干農(nóng)活。”
今年中央一號文件提出：“支持發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，拓展人工智能、數(shù)據(jù)、低空等技術應用場景。”先進科技，怎樣作用于智慧農(nóng)業(yè)？近日，記者在多個智慧農(nóng)場進行了探訪。
依托數(shù)據(jù)
進行推演預判 選擇更優(yōu)方案
作為智慧農(nóng)場，伏羲農(nóng)場是中國科學院發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的試點項目。2023年，項目團隊在河北雄安新區(qū)建設了技術與數(shù)據(jù)總部。目前，伏羲農(nóng)場已被推廣到內蒙古、重慶、安徽、湖北等地，產(chǎn)業(yè)化和市場化程度持續(xù)走深。
“傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，面臨許多不確定因素。運用大數(shù)據(jù)，能夠在播種、灌溉、植保等各個環(huán)節(jié)進行推演預判，選擇更優(yōu)方案。”中國科學院計算技術研究所正高級工程師張玉成表示，伏羲農(nóng)場圍繞墑情、氣象、病蟲害等開發(fā)、訓練了相關模型和算法，在決策層面為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供了可靠支撐。
田野上的新鮮數(shù)據(jù)，不斷涌入算法“大腦”。我國智慧農(nóng)業(yè)正加快邁入新的發(fā)展階段。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部市場與信息化司有關負責人介紹，農(nóng)、牧、漁等智慧農(nóng)場利用現(xiàn)代信息技術裝備，對農(nóng)業(yè)進行全方位改造升級，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的智能感知、智能決策和智能控制，大幅提高了勞動生產(chǎn)率、資源利用率、土地產(chǎn)出率。
河南省內鄉(xiāng)縣大花嶺村，牧原食品股份有限公司智慧牧場里，有一名特殊的“獸醫(yī)”——智能巡檢機器人。它集成了多種傳感器，可自動探知牲畜的體征。“比如，它能通過紅外熱像儀和智能溫度計，識別牲畜的體溫變化，發(fā)出預警。”公司智能診斷負責人胡義勇介紹。
山東省萊州市三山島街道，工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖車間內，智能投喂技術根據(jù)魚類規(guī)模和習性，精確把控餌料分量。“這套模型，不光能記錄魚的行為，還能進行深度學習，構建模型和算法。”萊州明波水產(chǎn)有限公司副總經(jīng)理李文升說。
目前，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已成立智慧農(nóng)業(yè)專家咨詢委員會，以加強戰(zhàn)略研究和統(tǒng)籌協(xié)調；在標準體系方面，已累計立項行業(yè)標準122項、發(fā)布實施26項，有力促進了智慧農(nóng)業(yè)規(guī)范健康發(fā)展。
去年10月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《全國智慧農(nóng)業(yè)行動計劃（2024—2028年）》提出：到2026年底，智慧農(nóng)業(yè)公共服務能力初步形成，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率達到30%以上；到2028年底，智慧農(nóng)業(yè)公共服務能力大幅提升，信息技術助力糧油作物和重要農(nóng)產(chǎn)品節(jié)本增產(chǎn)增效的作用全面顯現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率達到32%以上。
創(chuàng)新科技
助力降本增效 開拓應用場景
智能溫室大棚，一派生機盎然。在江蘇省南京市湯山翠谷現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，佛羅倫薩等番茄品種長勢良好，智能水肥一體機上顯示著各個種植區(qū)的施肥情況。午間，隨著溫度升高，天窗、風機自動開啟，調節(jié)室內環(huán)境。
“番茄的日常管理，由100%國產(chǎn)化的數(shù)字大腦控制。”園區(qū)副總經(jīng)理王鐵軍介紹，多年前，園區(qū)曾從國外進口智能設備和系統(tǒng)，但其算法卻出現(xiàn)“水土不服”，且成本高、響應慢。后來，園區(qū)配套了江蘇省農(nóng)業(yè)科學院自主研發(fā)的數(shù)據(jù)感知、智能環(huán)控等一系列設備和系統(tǒng)。“設施番茄產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉型，效果顯著，節(jié)水、節(jié)肥超過30%，產(chǎn)量還增加了1/3。”王鐵軍說。
“有旱情立刻澆水，有蟲害迅速預警，要及時、有效地觸發(fā)這些響應，背后的技術并不簡單。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長三角智慧農(nóng)業(yè)技術重點實驗室主任、江蘇省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)信息研究所所長任妮表示，支撐智慧農(nóng)場運行的核心要素，是可信數(shù)據(jù)、算法模型和智能裝備。
例如，在數(shù)據(jù)感知方面，需要依托邊緣智能計算、作物表型診斷、穿戴式設備等一系列傳感技術裝備；在決策控制方面，重點則是針對環(huán)境、水肥藥、能耗、飼喂等要素，構建起核心算法，進行精準管控。任妮介紹，目前正在研發(fā)的“機械臂+模組”多末端協(xié)同采摘機器人，將于今年年底完成產(chǎn)品定型，單次采摘有望從10秒提速到4秒。
智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，創(chuàng)新腳步不止。去年11月，大疆農(nóng)業(yè)發(fā)布了新款農(nóng)業(yè)無人機。“新機型搭載一顆全新激光雷達和兩顆有源相控陣雷達，捕捉的空間點云密度可達每秒30萬個，并且能精準識別田間斜拉線、電線等細小障礙物。”大疆農(nóng)業(yè)高級工程師李興龍說，除了大田植保，無人機也在進一步開拓低空吊運、農(nóng)資運輸?shù)戎腔坜r(nóng)業(yè)應用場景。
近年來，我國在智慧農(nóng)業(yè)領域的創(chuàng)新能力持續(xù)增強：共建設國家智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新中心和分中心34個、農(nóng)業(yè)信息技術重點實驗室35個，基本覆蓋智慧農(nóng)業(yè)關鍵技術領域；通過組織科研單位、企業(yè)開展聯(lián)合攻關，在作物表型高通量解析、土壤現(xiàn)場快速測量裝備、大型農(nóng)業(yè)通用型機器人化作業(yè)平臺等一批關鍵技術上，接連取得重大突破。
面向未來
探索整體思路 培養(yǎng)人才隊伍
智慧農(nóng)業(yè)所瞄準的未來產(chǎn)業(yè)，是一片廣闊藍海。
“即便是先進國家，其數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的標準體系建設，也還處于從碎片化走向系統(tǒng)化的探索階段。”任妮說，要讓智慧農(nóng)業(yè)技術大規(guī)模落地應用，各國都面臨著諸多挑戰(zhàn)。以我國為例，由于幅員遼闊，地形與氣候復雜，農(nóng)林牧漁各種作（動）物種類繁多，數(shù)據(jù)算法模型、作業(yè)裝備等關鍵技術創(chuàng)新的難度也相應較大。
對于當前熱門的人工智能和機器學習技術，張玉成認為仍需提高其準確性和可靠性，才能在智慧農(nóng)業(yè)領域發(fā)揮更大作用。
在實際推廣中，成本、環(huán)境等因素也形成了一定制約，有待創(chuàng)新和突破。在中聯(lián)智慧農(nóng)業(yè)股份有限公司，大田作物全過程數(shù)字化種植技術已在湖南、安徽等地示范推廣316萬畝。“我們努力挖掘空間，壓縮成本。”公司數(shù)字農(nóng)業(yè)研究院技術研發(fā)室主任宋揚介紹，目前市面上的智能灌溉閘門造價仍然偏高，而一些智能技術對于土壤平整度、肥力等也有相應要求。公司正加強與政府部門、農(nóng)業(yè)企業(yè)等合作，促成數(shù)字化種植技術的進一步推廣。
“數(shù)智化技術走在前沿，又面臨復雜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，難免會存在高投入、高不確定性。因此，不能僅依靠點上的創(chuàng)新突破，還需要打造高度集成的應用場景。”任妮建議，應探索形成整體解決思路，再進行規(guī)模化推廣應用，降低智慧農(nóng)業(yè)落地的風險和成本。
“打造智慧農(nóng)場，需要培養(yǎng)一支交叉型人才隊伍。”張玉成介紹，其團隊與中國職教學會及江蘇、浙江等地的農(nóng)業(yè)職業(yè)技術院校開展合作，開發(fā)智慧農(nóng)業(yè)相關課程，并打造實訓基地。
廣闊天地，大有可為。據(jù)了解，目前全球發(fā)達國家已實現(xiàn)人均機械化管理超5000畝。我國的智慧農(nóng)場建設正瞄準國際先進水平，向著“人均管理萬畝以上”的目標努力邁進。
本期統(tǒng)籌：盧 濤
版式設計：蔡華偉
