淺談智慧農業(yè)轉型過程中的挑戰(zhàn)及對策

□郝江濤

（河南經貿職業(yè)學院 河南 鄭州 450000）

推動農業(yè)、農村現(xiàn)代化是社會主義現(xiàn)代化建設的一項重大使命，也是全面促進農業(yè)、農村高質量發(fā)展的一項關鍵舉措。中央農村工作會議上，習近平總書記明確提出，目前我國正處在第二個百年奮斗目標的重要關口，鞏固并拓展脫貧攻堅成果，大力推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略及智慧農業(yè)轉型，讓農業(yè)農村現(xiàn)代化建設高速運轉，是關系到全局正常運轉的重大問題，需引起全黨高度重視。

1 智慧農業(yè)發(fā)展背景及基礎構成

農業(yè)發(fā)展史包括4 個階段。第1 個階段為1.0 階段，以體力及畜力為主；第2 個階段為2.0 階段，以農業(yè)制度改革及簡易機械為主；第3 個階段為3.0 階段，以信息技術及生物技術為中心；第4 個階段為4.0階段，以人工智能及大數(shù)據(jù)為核心。

農業(yè)4.0 已成功實現(xiàn)了農業(yè)現(xiàn)代化轉型，無人化及智能化普及度越來越高，應用了云數(shù)據(jù)、精準化等策略，因此農業(yè)4.0 被稱為智慧農業(yè)。在從種子培育、收獲、生產到銷售的一整套產業(yè)鏈中，智慧農業(yè)用到了各種先進、核心及輔助技術，比如人工智能、虛擬現(xiàn)實、傳感器、云數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)等。

作為一個非常復雜的系統(tǒng)，智慧農業(yè)將農業(yè)技術與農業(yè)系統(tǒng)高效對接[1]。以技術結構及功能進行劃分，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要包括感知層、應用層和傳輸層3 個不同的層面。

感知層主要采集關鍵信息，包括基礎工具及數(shù)據(jù)獲取手段，比如氣象站、傳感技術、遙感技術及自動識別技術等。其中，關鍵信息通常指農事操作數(shù)據(jù)以及家畜、農作物生長所需的各種環(huán)境數(shù)據(jù)。

傳輸層的作用是接入并傳輸信息，是系統(tǒng)核心通信樞紐。感知層得到信息后，利用無線或有線手段傳輸給應用層，應用層接收到信息后執(zhí)行操作命令。

應用層包括智能控制、決策支持及云計算3 個系統(tǒng)，對得到的數(shù)據(jù)信息深入分析，結合實際情況創(chuàng)建模型并設計運作方案，有助于對農業(yè)系統(tǒng)展開精準科學控制并作出正確決策。

由此可以看出，智慧農業(yè)屬于傳統(tǒng)農業(yè)以及現(xiàn)代化科學技術的有效結合[2]，以獲取有價值數(shù)據(jù)并充分利用為運作基礎，通過融合實施主體、先進技術及云數(shù)據(jù)等創(chuàng)造價值，實現(xiàn)科學決策及精準、智能化操控，為農業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎。

2 智慧農業(yè)轉型面臨的挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)據(jù)方面

2.1.1 獲取農業(yè)生產數(shù)據(jù)成本偏高

對農業(yè)生產經營來說，智慧農業(yè)代替了傳統(tǒng)感性及模糊的經驗決策，使決策變得更加科學[3]。農事決策通常以地塊作為基礎單位。智慧農業(yè)技術使用的決策數(shù)據(jù)一般為農戶層面及地塊精準刻畫，可以對不同地塊精準決策。

一般來說，地塊數(shù)據(jù)指的是農作物生長所需的一系列環(huán)境數(shù)據(jù)，比如肥力、濕度以及溫度等；農戶數(shù)據(jù)指的是與農事活動有關的一系列數(shù)據(jù)，比如農作物播種、日常管理及農作物收獲等。目前我國農村地區(qū)以分散經營為主，整體運作規(guī)模偏小，細碎化較嚴重，因此獲取以上數(shù)據(jù)時往往需要付出很高成本。

經營主體行為在獲取數(shù)據(jù)時通常采用訪談法、問卷調查法，信息數(shù)據(jù)來自農戶個人報告，因此調查需耗費較長周期。一般情況下僅調查1 次，且所得數(shù)據(jù)可靠性及客觀性無法得到保障。

2.1.2 數(shù)據(jù)融合與挖掘在技術上遭遇難題

農業(yè)系統(tǒng)主要包括經濟社會以及生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)。前者的運作基礎是各種生產活動，后者的運作基礎是農作物生長發(fā)育及物質正常能量循環(huán)。在農業(yè)智能化發(fā)展過程中，除對農業(yè)系統(tǒng)進行全方位刻畫外，更要對多元化數(shù)據(jù)進行有效融合。農業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)跨度大，基礎結構較復雜，信息來源廣泛，給農業(yè)數(shù)據(jù)日常融合及融入智慧農業(yè)技術帶來巨大挑戰(zhàn)。

農業(yè)數(shù)據(jù)通常包含數(shù)量龐大的音視頻及文本等重要數(shù)據(jù)。近幾年，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術不斷發(fā)展，非結構數(shù)據(jù)信息量越來越大[4]。在整合農業(yè)數(shù)據(jù)時，聯(lián)機分析的傳統(tǒng)處理模式已不再適用，需要設計更先進的統(tǒng)計分析模型。這就要求引進更多與設計有關的高新人才，并定期進行專業(yè)技術培訓，為智慧農業(yè)發(fā)展提供人才支撐。

2.2 技術方面

2.2.1 硬件及軟件技術較為滯后

目前，國內農業(yè)傳感器技術相對比較滯后，無法適應農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)龐大的現(xiàn)實需求。在農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運作過程中，傳感器相當于“神經末梢”，是獲取數(shù)據(jù)最重要的手段之一。與西方發(fā)達國家相比，國內傳感器技術起步較晚，底子相對薄弱。國內傳感器沒有很好的穩(wěn)定性及精準度，超過1/2 的核心元件需要從西方國家進口，嚴重制約著農業(yè)傳感器技術的快速發(fā)展。

2.2.2 智慧農業(yè)系統(tǒng)面臨網(wǎng)絡攻擊風險

作為比較復雜的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，智慧農業(yè)面臨著網(wǎng)絡攻擊的巨大風險。首先，面臨數(shù)據(jù)信息攻擊的風險，包括數(shù)據(jù)泄露、虛假數(shù)據(jù)植入及內部人員作假等。如果虛假植入土壤濕度信息，很可能導致灌溉量過大。其次，面臨網(wǎng)絡設備潛在攻擊的風險，主要指阻塞干擾無線及有線通信設備頻率。一旦在軟件里面植入惡意非法程序，利用“僵尸”設備向系統(tǒng)發(fā)起攻擊，互聯(lián)網(wǎng)資源將被過度消耗。再次，面臨設備側信道信息泄露引發(fā)惡意攻擊的風險。最后，面臨供應鏈遭受攻擊的風險。供應鏈包括農作物生產、加工、運輸、銷售等一系列環(huán)節(jié)，其中都要用到物聯(lián)網(wǎng)技術。任何環(huán)節(jié)遭遇網(wǎng)絡攻擊，都有可能導致供應鏈中斷，引發(fā)嚴重的連鎖反應。

3 加快智慧農業(yè)轉型的決策與建議

3.1 通過大數(shù)據(jù)立法，創(chuàng)建健全數(shù)據(jù)要素，不斷完善有關制度體系

結合實際情況，創(chuàng)建農業(yè)生產經營利潤分配機制，使農業(yè)參與主體更加積極主動，在此基礎上獲取精準數(shù)據(jù)。近幾年，國家對大數(shù)據(jù)立法越來越重視，數(shù)據(jù)及個人信息安全方面越來越完善。值得一提的是，在制定法規(guī)體系時，要全面保護農戶隱私數(shù)據(jù)，考慮農戶非隱私數(shù)據(jù)的開放性，鼓勵廣大農戶及企業(yè)將有關數(shù)據(jù)資源充分應用在農業(yè)技術研發(fā)上，不斷完善相關制度體系，全面推動智慧農業(yè)順利轉型。

3.2 軟硬件手段相結合，打破獲取數(shù)據(jù)的技術瓶頸

農戶以及地塊有效數(shù)據(jù)采集主要依靠區(qū)塊鏈及傳感器等技術設備，因此在管理上需不斷完善技術并加大應用力度。通過傳感器對生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)開展持續(xù)監(jiān)測，對農戶個人生產行為進行客觀記錄，獲取化肥使用量、使用頻率及使用時間等數(shù)據(jù)。在工藝研發(fā)方面，加大資金及物力投入力度，全面提升設備精準度，不斷升級傳感器技術，降低成本。

在農業(yè)生產核心數(shù)據(jù)庫應用區(qū)塊鏈技術，以賬本式記錄為主，包括與農業(yè)生產及多樣化數(shù)據(jù)有關的各項信息。在運行過程中務必確保信息的安全性，正確引導農戶參與并分享信息數(shù)據(jù)。

3.3 通過先進算法與技術代替人工操作，全面降低網(wǎng)絡攻擊風險

目前，區(qū)塊鏈農產品面臨潛在網(wǎng)絡攻擊。在具體操作過程中，可通過先進算法與技術代替人工操作，利用信息技術加快數(shù)據(jù)采集及整理速度并及時上傳。可與智能合約有效融合，減少交易繁雜環(huán)節(jié)，有效避免人員操作失誤導致的網(wǎng)絡攻擊。除此之外，還可以通過應用機器及人工設備，全面提升智慧農業(yè)技術操作網(wǎng)絡安全性。具體來說，以計算機技術作為核心的計算方法，可對系統(tǒng)安全性運作指標進行不間斷監(jiān)控，一旦出現(xiàn)任何異常可以在第一時間作出回應，全面降低遭遇網(wǎng)絡攻擊的風險。

3.4 培養(yǎng)更多智慧農業(yè)科技人才，積極研發(fā)決策模型及軟硬件設備

首先，在具體操作過程中，要提升經營主體網(wǎng)絡認知水準，通過在線方式對農民進行智慧農業(yè)教育專業(yè)培訓，全面提升農民應用智慧農業(yè)技術的綜合能力。其次，制定一套完善的智慧農業(yè)科技人才培養(yǎng)體系，在行政、管理、技術等方面加大培養(yǎng)力度，吸引更多全能人才。再次，鼓勵涉農高校積極開辦云數(shù)據(jù)及農業(yè)專業(yè)課程，吸收人工智能、IT 技術等專業(yè)的核心人才。最后，加大與國內科研機構的合作力度，結合實際情況積極研發(fā)智慧農業(yè)決策模型及軟硬件等先進設備。

4 結束語

隨著信息時代到來，農業(yè)現(xiàn)代化迎來千載難逢的發(fā)展良機，同時面臨著巨大挑戰(zhàn)。智慧農業(yè)融合了實施主體、云數(shù)據(jù)及先進技術等要素，有助于高效、科學地作出農業(yè)決策。加快傳統(tǒng)農業(yè)轉型升級，普及智慧農業(yè)，成為農業(yè)產業(yè)化的關鍵。

在智慧農業(yè)轉型過程中，需結合實際情況，解決各種潛在問題，創(chuàng)建一套行之有效的應對機制，加大軟硬件基礎的創(chuàng)建力度，培養(yǎng)并引進涉農高科技人才，全面降低網(wǎng)絡運作過程中的各種安全風險，為智慧農業(yè)的長遠發(fā)展打下堅實基礎。