江蘇省農(nóng)科院設(shè)施番茄智能化生產(chǎn)示范基地內(nèi)，智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團隊在調(diào)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(xué)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(nèi)，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(shù)應(yīng)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(yù)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(xué)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(shè)了技術(shù)與數(shù)據(jù)總部。目前，伏羲農(nóng)場已被推廣到內(nèi)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(yù)判，選擇更優(yōu)方案。”中國科學(xué)院計算技術(shù)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(xùn)練了相關(guān)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(guān)負責人介紹，農(nóng)、牧、漁等智慧農(nóng)場利用現(xiàn)代信息技術(shù)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(nèi)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(yù)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(nèi)，智能投喂技術(shù)根據(jù)魚類規(guī)模和習(xí)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(xué)習(xí)，構(gòu)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(diào);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(wù)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(wù)能力大幅提升，信息技術(shù)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(yīng)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(fēng)機自動開啟，調(diào)節(jié)室內(nèi)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(shè)備和系統(tǒng)，但其算法卻出現(xiàn)“水土不服”，且成本高、響應(yīng)慢。后來，園區(qū)配套了江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主研發(fā)的數(shù)據(jù)感知、智能環(huán)控等一系列設(shè)備和系統(tǒng)。“設(shè)施番茄產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)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(yù)警，要及時、有效地觸發(fā)這些響應(yīng)，背后的技術(shù)并不簡單。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長三角智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)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(shè)備等一系列傳感技術(shù)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(gòu)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(yīng)用場景。

近年來，我國在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力持續(xù)增強：共建設(shè)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(shù)重點實驗室35個，基本覆蓋智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域;通過組織科研單位、企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)，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(guān)鍵技術(shù)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(shè)，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(shù)大規(guī)模落地應(yīng)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(fù)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(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的難度也相應(yīng)較大。

對于當前熱門的人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，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(lǐng)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(shù)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(shù)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(shù)對于土壤平整度、肥力等也有相應(yīng)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(shù)的進一步推廣。

“數(shù)智化技術(shù)走在前沿，又面臨復(fù)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(yīng)用場景。”任妮建議，應(yīng)探索形成整體解決思路，再進行規(guī)模化推廣應(yīng)用，降低智慧農(nóng)業(yè)落地的風(fēng)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(xué)會及江蘇、浙江等地的農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)院校開展合作，開發(fā)智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)課程，并打造實訓(xùn)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(shè)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。