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      AI+農(nóng)業(yè):助力智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展

      2020-11-02 02:53:00熊竟宏任新平
      關(guān)鍵詞:人工智能智慧智能

      熊竟宏 任新平

      [摘要]2020年中央一號文件繼續(xù)關(guān)注“三農(nóng)”問題。面對眾多挑戰(zhàn),減少農(nóng)業(yè)對自然資源的依賴,提升農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)效率與質(zhì)量,智慧農(nóng)業(yè)已成為必然發(fā)展趨勢。通過AI與農(nóng)業(yè)的有機(jī)結(jié)合,可以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)選種、土壤智能檢測、實時監(jiān)控作物生長和智能耕作等,有力促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級。在政府主導(dǎo)支持下,采取進(jìn)一步完善基礎(chǔ)設(shè)施、加強(qiáng)相關(guān)人才培養(yǎng)、落實相關(guān)補(bǔ)貼等措施,將進(jìn)一步促進(jìn)AI與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的融合應(yīng)用,推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

      [關(guān)健詞]AI;助力;智慧農(nóng)業(yè)

      [中圖分類號]F323.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

      1 我國農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程

      學(xué)界普遍認(rèn)為農(nóng)業(yè)有四個階段。農(nóng)業(yè)1.0是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)時代,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠人力和畜力;農(nóng)業(yè)2.0是機(jī)械化農(nóng)業(yè)時代,以機(jī)械工具代替人力耕作,實現(xiàn)大規(guī)模機(jī)械化,主要以農(nóng)場為代表。農(nóng)業(yè)3.0以應(yīng)用單一信息技術(shù)和局部生產(chǎn)自動化為特征,美麗的鄉(xiāng)村和安全可靠的農(nóng)產(chǎn)品是其主要產(chǎn)物,有機(jī)組合了第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高階段是農(nóng)業(yè)4.0,充分整合資源,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的智能化,無人化,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程可控具高效,不受自然環(huán)境約束。融通一二三產(chǎn)業(yè),把工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展方式引入農(nóng)業(yè),發(fā)展‘第六產(chǎn)業(yè)”。

      根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部消息,2019年全國農(nóng)作物綜合機(jī)械率超過了70%,基本完成農(nóng)業(yè)2.0階段的普及,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率有效提高。只有少部分偏遠(yuǎn)地區(qū)仍處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)階段,機(jī)械化還沒有實現(xiàn)。農(nóng)業(yè)3.0占全國15%左右,主要出現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),依靠政府力量推動,進(jìn)行積極探索。小范圍的產(chǎn)業(yè)園和研究所開始了4.0階段的探索。

      現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,使得人工智能在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中嶄露頭角,為農(nóng)業(yè)4.0時代的到來莫定了基礎(chǔ)。2016年,我國成立了智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,農(nóng)業(yè)技術(shù)科研工作越來越受到政府和社會重視,一系列高科技智能化運(yùn)作技術(shù)研發(fā)成功,逐漸從實驗室走向農(nóng)田,應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)實際建設(shè)。我國農(nóng)業(yè)4.0時代是完全數(shù)字化的時代,但是,2019年4月發(fā)布的《2019全國縣域數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展水平評價報告》的結(jié)果顯示,2018年全國縣域數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展水平僅為33%,生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)字化的水平只有18.6%。在推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中,還有許多問題需要解決,需要政府的統(tǒng)籌規(guī)劃。

      2 智慧農(nóng)業(yè)概述

      智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高階段,將最新科技信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)深度融合,促進(jìn)生產(chǎn),經(jīng)營和服務(wù)領(lǐng)域的智能化,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息感知,智能決策,推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的全方位升級,使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)更具效率,更精準(zhǔn),可追溯,可持續(xù)發(fā)展。2019年人工智能在農(nóng)業(yè)應(yīng)用對話交流活動中,農(nóng)業(yè)農(nóng)村規(guī)劃設(shè)計研究院的張輝院長提出,人工智能在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用就是智慧農(nóng)業(yè)?,F(xiàn)如今,智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展還處于初級階段,尚不能全方位進(jìn)行資源軟整合,智能化程度不高,有些生產(chǎn)過程還未能涉及,處于農(nóng)業(yè)3.0到4.0的中間地帶。

      智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn),需要精準(zhǔn)控制各種原料的使用,針對不同農(nóng)作物,控制培養(yǎng)環(huán)境,既充分利用現(xiàn)存的資源,又不會對環(huán)境造成污染。此外,借助物聯(lián)網(wǎng),云計算等現(xiàn)代技術(shù),還能追溯生產(chǎn)全過程,確保生產(chǎn)安全,給予消費(fèi)者安心。通過使用人工智能裝備,還可以減少人工參與,大大提高生產(chǎn)效率。

      3 AI助力農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級

      AI即人工智能,目前還沒有統(tǒng)一的定義,2019版的《人工智能安全標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》明確提出,人工智能系統(tǒng)是利用一種數(shù)字計算機(jī)或者其他由計算機(jī)控制的機(jī)器來模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能,感知周圍環(huán)境、獲取相關(guān)知識并且使用,以獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用的系統(tǒng)。發(fā)展人工智能的主要目的是使智能機(jī)器像人一般,會聽、會看、會說、會行動、會學(xué)習(xí)、會思考等。經(jīng)過多年人工智能技術(shù)的探索和發(fā)展,人工智能的應(yīng)用潛力巨大。目前世界主要國家都把人工智能作為國家發(fā)展戰(zhàn)略。

      從2018年開始,阿里巴巴,騰訊等中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開始進(jìn)一步涉足智能生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)。目前,人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要分為生產(chǎn)性應(yīng)用和經(jīng)營性應(yīng)用。基于機(jī)器視覺和圖像識別,AI可以從選種、土壤檢測、智能耕作等方面助力智慧發(fā)展,助推農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級。

      3.1 AI幫助選種

      種子是起源,直接決定了作物的好壞,而這又取決于種子基因。依靠人工智能,可以對種子的基因進(jìn)行掃描,選擇最優(yōu)良的品種,根據(jù)各品種特性,給予最適合的生長條件,為高效高質(zhì)生產(chǎn)提供保障。

      3.2 AI檢測土壤

      土壤為作物生長提供養(yǎng)料,不同作物對不同營養(yǎng)物質(zhì)的需求不一樣,需要對土壤中相關(guān)成分進(jìn)行測量,然后針對不同作物添加不等量的養(yǎng)分。放置傳感器收集土壤濕度,水分,含鹽量等數(shù)據(jù),通過人工智能模型特殊的算法,得出結(jié)論,告知農(nóng)戶土壤相關(guān)情況。

      3.3 AI實時監(jiān)控作物生長狀況

      通過無人機(jī)巡視,不間斷拍攝植物生長狀態(tài),各區(qū)域雜草情況,這些圖片傳輸?shù)浇K端,基于圖像識別技術(shù),利用機(jī)器的深度學(xué)習(xí),采用特定的算法和模型,進(jìn)行深度挖掘,提取圖片中的有效信息。不僅能了解作物的成熟情況,還能實現(xiàn)對作物病蟲害等問題的識別和監(jiān)控,通過智能植物識別軟件,農(nóng)戶上傳照片就能識別作物各種病蟲害,軟件會給出相應(yīng)解決方案。

      3.4 AI實現(xiàn)智能耕作

      農(nóng)業(yè)機(jī)器人模擬人的視覺功能,通過學(xué)習(xí),能分析和判斷哪些是雜草需要清除,哪里需要澆水施肥,哪些作物已經(jīng)成熟需要采摘。機(jī)器人會對實際情況做出判斷,然后自動做出反應(yīng)。隨著數(shù)據(jù)收集越來越多,機(jī)器人作業(yè)效率更高,越來越少的人工參與到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,生產(chǎn)效率大大增加,實現(xiàn)精準(zhǔn)種植,無人化種植。

      4 AI+農(nóng)業(yè)發(fā)展建議

      發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是一項民生工程,需要政府有限度的做好上層規(guī)劃設(shè)計。我國政府先后組織制定和出臺了《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》,《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等一系列上層產(chǎn)業(yè)政策規(guī)劃文件,提出了推動現(xiàn)代人工智能信息技術(shù)與新一代農(nóng)業(yè)融合發(fā)展的戰(zhàn)略要求。目前,我國利用人工智能推動農(nóng)業(yè)發(fā)展只是處于起步的初級階段,只在小范圍應(yīng)用,屬于小規(guī)模實驗性質(zhì)。為進(jìn)一步促進(jìn)入工智能與農(nóng)業(yè)的融合應(yīng)用,推進(jìn)智橄農(nóng)業(yè)的發(fā)展,提出以下建議。

      4.1 進(jìn)一步完善基礎(chǔ)設(shè)施,提升農(nóng)業(yè)信息化水平

      水利,交通,郵政等基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)一步改善,為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。人工智能決策需要數(shù)據(jù)支撐,網(wǎng)絡(luò)支撐,需要相應(yīng)增加網(wǎng)絡(luò)方面的投資,保證網(wǎng)絡(luò)速率,為后期數(shù)據(jù)采集和傳遞打好基礎(chǔ)。建立健全信息共享平臺,逐步加大政府向社會數(shù)據(jù)開放程度,促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息交流。此外,需要提升智能化設(shè)備的供給,提升傳感器的精確度和抗干擾性,便于農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集。

      4.2 加強(qiáng)相關(guān)人才培養(yǎng),提升科研轉(zhuǎn)化效果

      智慧農(nóng)業(yè)還處于起步階段,還存在核心技術(shù)和裝備創(chuàng)新能力不足等問題,需要科研人員進(jìn)一步努力攻克這些難關(guān)。一方面要加強(qiáng)科研經(jīng)費(fèi)投入,鼓勵高校培養(yǎng)農(nóng)業(yè)與信息多學(xué)科交叉的人才,增加新鮮血液,加強(qiáng)人才培養(yǎng)和創(chuàng)新研究基地的融合,增強(qiáng)學(xué)生的實踐能力,引導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)后繼續(xù)從事農(nóng)業(yè)研究,加快實驗研發(fā)成果轉(zhuǎn)為民用。另一方面要組織成立專業(yè)人才培訓(xùn)機(jī)構(gòu),提升一線農(nóng)民專業(yè)能力,培養(yǎng)新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體,讓他們學(xué)會相關(guān)知識,學(xué)會運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí),學(xué)會操作現(xiàn)代智能裝備。

      4.3 落實相關(guān)補(bǔ)貼,加強(qiáng)政府支持

      不管是技術(shù)研發(fā)還是農(nóng)戶購買智能裝備,都需要高額成本,政府需要完善相應(yīng)的補(bǔ)貼政策并落實,減輕負(fù)擔(dān),提升積極性,鼓勵A(yù)I與農(nóng)業(yè)的融合研究,對有杰出貢獻(xiàn)的科研機(jī)構(gòu),員工和企業(yè)給予資金支持或稅收優(yōu)惠。

      5 結(jié)語

      雖然現(xiàn)階段智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展仍處于初級階段,AI只能在特定的環(huán)境中應(yīng)用,難以普遍推廣;但人工智能前景美好,相信通過廣大研究者的不斷努力,攻堅克難,在不遠(yuǎn)的未來,人工智能將和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代技術(shù)更好的融合,促進(jìn)農(nóng)業(yè)智慧發(fā)展,為農(nóng)業(yè)4.0打好堅實基礎(chǔ)。

      [參考文獻(xiàn)]

      [1]羅錫文.農(nóng)業(yè)人工智能的應(yīng)用和思考[J].中國農(nóng)村科技,2019(05):16-19.

      [2]趙春江.智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略目標(biāo)研究[J].智慧農(nóng)業(yè),2019(01):1-7.

      [3]李道亮.農(nóng)業(yè)4.0——即將到來的智能農(nóng)業(yè)時代[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報,2018(01):207-214.

      [收稿日期]2020-04-16

      [作者簡介]熊竟宏(1996-),女,四川廣安人,河南工業(yè)大學(xué)碩士研究生在讀,研究方向:農(nóng)業(yè)管理;任新平(1970-),男,經(jīng)濟(jì)學(xué)博士,河南工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易學(xué)院副教授,研究方向:糧食經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代物流。

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