“我國(guó)正處在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵階段,也就是將要進(jìn)入農(nóng)業(yè)4.0階段——智慧農(nóng)業(yè)。”2016年12月,在國(guó)家智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟成立大會(huì)上,中國(guó)工程院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長(zhǎng)、聯(lián)盟理事長(zhǎng)唐華俊指出,以信息技術(shù)助推農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),智慧農(nóng)業(yè)扮演著非常重要的角色。
2016年是開(kāi)啟農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化新征程的一年。由此,國(guó)家智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟(以下簡(jiǎn)稱智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟)邁入了信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化形成歷史性交匯的重大機(jī)遇期。
頂層設(shè)計(jì):規(guī)劃智慧農(nóng)業(yè)藍(lán)圖
智慧農(nóng)業(yè)就是更好地利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能控制等現(xiàn)代信息技術(shù),在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化種植、互聯(lián)網(wǎng)銷售、智能化決策和社會(huì)化服務(wù),實(shí)現(xiàn)全程智能化管理。
唐華俊強(qiáng)調(diào),2030年,智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)或?qū)⑦_(dá)到2萬(wàn)億~3萬(wàn)億元的規(guī)模。要想把握住智慧農(nóng)業(yè)的巨大市場(chǎng)契機(jī),首先要掌握關(guān)鍵核心技術(shù),包括信息采集、分析、應(yīng)用相關(guān)的一些技術(shù)和平臺(tái)建設(shè);實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的深度融合,并在生產(chǎn)中得到更好的應(yīng)用。
他表示,這些都“迫切需要盡快加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)、技術(shù)創(chuàng)新,包括系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,為我們國(guó)家農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供更好、更多、更強(qiáng)有力的科技支撐”。
智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟正是在國(guó)家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟大背景下,響應(yīng)國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)需求,而成立的一個(gè)整合多方面、多層次優(yōu)勢(shì)科研、教學(xué)、企業(yè)資源的專業(yè)聯(lián)盟。聯(lián)盟由國(guó)家級(jí)、省級(jí)、地市級(jí)科研單位、高等院校和相關(guān)企業(yè)等128家理事單位組成,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所為理事長(zhǎng)單位。
聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)、資源區(qū)劃所所長(zhǎng)楊鵬研究員介紹,聯(lián)盟將集聚全國(guó)智慧農(nóng)業(yè)科研、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)資源和力量,瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)或區(qū)域發(fā)展中的重大關(guān)鍵科技問(wèn)題,秉持大聯(lián)合大協(xié)作的精神,合力打造目標(biāo)聚焦、任務(wù)明確、團(tuán)隊(duì)協(xié)同、資源共享的智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新平臺(tái),促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)理論、技術(shù)、系統(tǒng)集成、智能裝備等原始創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。
“聯(lián)盟的成立可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈改造升級(jí),由人工走向智能,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與二、三產(chǎn)業(yè)交叉滲透、融合發(fā)展,提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,并實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化、綠色化發(fā)展。”楊鵬說(shuō)。
2017-2018年,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟作為主要編寫(xiě)單位參與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃(2019-2025年)》編寫(xiě)工作,服務(wù)國(guó)家智慧農(nóng)業(yè)宏觀戰(zhàn)略和決策。該規(guī)劃為我國(guó)全面建設(shè)天空地?cái)?shù)字農(nóng)業(yè)觀測(cè)系統(tǒng)、開(kāi)展農(nóng)業(yè)資源和權(quán)屬調(diào)查、開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、構(gòu)建天空地?cái)?shù)字農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)、強(qiáng)化科技創(chuàng)新與人才支撐描繪了值得期許的藍(lán)圖。
技術(shù)支撐:助力農(nóng)業(yè)“知天而作”
“種子是農(nóng)業(yè)的芯片,農(nóng)田則是農(nóng)業(yè)的母版?!痹谥袊?guó)科學(xué)院院士周成虎看來(lái),中國(guó)農(nóng)業(yè)的智慧大腦正在形成。發(fā)展新技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)每一塊農(nóng)田的精準(zhǔn)測(cè)量和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),構(gòu)建地塊級(jí)農(nóng)田大數(shù)據(jù),促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展,已經(jīng)觸手可及。
“農(nóng)業(yè)信息的獲取進(jìn)入‘天空地海網(wǎng)’動(dòng)態(tài)立體時(shí)代?!敝艹苫⒄f(shuō),億級(jí)互聯(lián)的地面?zhèn)鞲芯W(wǎng),獲取了海量的農(nóng)情數(shù)據(jù);高低軌、光學(xué)與微波組合的綜合對(duì)地系統(tǒng),組成全球覆蓋的農(nóng)情觀測(cè)天網(wǎng)。
農(nóng)業(yè)遙感傳統(tǒng)上服務(wù)于農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物種植面積監(jiān)測(cè)與估算、農(nóng)作物單產(chǎn)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)及損失評(píng)估、農(nóng)作物產(chǎn)量估算、糧食供需平衡與安全預(yù)警等。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的不斷進(jìn)步,國(guó)際上已經(jīng)開(kāi)始將農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)農(nóng)業(yè)、訂單農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展;我國(guó)也將農(nóng)業(yè)遙感的服務(wù)范圍擴(kuò)展到承包地確權(quán)登記、耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)與保育,以及農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼支撐等方面。
中國(guó)農(nóng)科院智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家吳文斌研究員介紹,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)突破了天空地一體化農(nóng)業(yè)智能感知與診斷的關(guān)鍵技術(shù)。圍繞農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中最薄弱的大田種植開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān),利用衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等觀測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)空間定位和配準(zhǔn)、尺度轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)實(shí)現(xiàn)天空地一體化農(nóng)田信息的智能感知,構(gòu)建了大田種植智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)框架體系,讓農(nóng)民在俯仰之時(shí)、方寸之間,便可對(duì)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)分布情況、病蟲(chóng)害情況及處置方案、作物長(zhǎng)勢(shì)分析和產(chǎn)量估算等信息了然于胸。
2017年5月25日,在中國(guó)農(nóng)科院六十周年院慶成果展示中,聯(lián)盟聯(lián)合研發(fā)的“車載天空地一體化農(nóng)情監(jiān)測(cè)與分析平臺(tái)”獲得時(shí)任國(guó)務(wù)院副總理汪洋的高度評(píng)價(jià)。
此外,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟還研發(fā)了一批數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能作業(yè)裝備:田間數(shù)據(jù)服務(wù)一體機(jī),自帶作業(yè)支撐數(shù)據(jù),驅(qū)動(dòng)農(nóng)機(jī)智能變量作業(yè);農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、智能水肥機(jī)、無(wú)人噴藥機(jī)器人、無(wú)人除草機(jī)器人、跟隨搬運(yùn)機(jī)器人等智能作業(yè)裝備,實(shí)現(xiàn)了大田和果園生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)字化、智能化、精準(zhǔn)化與無(wú)人化。
唐華俊表示,智慧農(nóng)業(yè)是數(shù)字中國(guó)建設(shè)的重要內(nèi)容。加快發(fā)展智慧農(nóng)業(yè),推進(jìn)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村全方位全過(guò)程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造,將有利于促進(jìn)生產(chǎn)節(jié)約、要素優(yōu)化配置、供求交對(duì)接、治理精準(zhǔn)高效,有利于推動(dòng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的質(zhì)量變革、效率變革和動(dòng)力變革,更好服務(wù)于我國(guó)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展。
典型示范:技術(shù)產(chǎn)品“接地氣”
黑龍江省哈爾濱市七星農(nóng)場(chǎng),一臺(tái)身高不足1米的黃色三角型機(jī)器人,在長(zhǎng)勢(shì)茂盛的玉米試驗(yàn)田里穿行自如,實(shí)現(xiàn)在線環(huán)境識(shí)別與監(jiān)測(cè),并能自行規(guī)劃路徑、智能避障。這臺(tái)機(jī)器人就是由中國(guó)農(nóng)科院智慧農(nóng)業(yè)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的農(nóng)業(yè)智能感知機(jī)器人。另一邊,第十四管理區(qū)的大豆地里,一臺(tái)安裝了GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的智能播種機(jī)正在進(jìn)行播種,可實(shí)現(xiàn)每穴播量、株距、行距、深淺度一致。同時(shí),GPS導(dǎo)航系統(tǒng)還將運(yùn)用在水田插秧中,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)種植,加速今后農(nóng)業(yè)無(wú)人作業(yè)的步伐。
從2016年開(kāi)始,黑龍江七星農(nóng)場(chǎng)便與聯(lián)盟副理事單位北京合眾思?jí)芽萍脊煞萦邢薰具M(jìn)行合作,共同推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展。該公司董事長(zhǎng)郭信平表示,在合眾思?jí)训闹С窒拢咝寝r(nóng)場(chǎng)建立了農(nóng)業(yè)綜合數(shù)據(jù)處理中心,搭建了大田作物生長(zhǎng)信息管理、農(nóng)場(chǎng)綜合業(yè)務(wù)管理、信息推送服務(wù)3個(gè)平臺(tái),提升了政府和企業(yè)智慧農(nóng)業(yè)服務(wù)管理水平。2018年9月,習(xí)近平總書(shū)記考察了七星農(nóng)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
2019年,成都市新都區(qū)泰興鎮(zhèn)四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院新都現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新示范園,桔園內(nèi),農(nóng)情無(wú)人機(jī)起飛??蒲腥藛T根據(jù)無(wú)人機(jī)傳回的數(shù)據(jù)解析地塊信息,了解果園面積、地形,果樹(shù)數(shù)量、位置、樹(shù)冠大小、長(zhǎng)勢(shì),以及雜草分布等生產(chǎn)信息。接著,“果園偵察兵”智能巡田機(jī)器人出動(dòng)了,代替人類走進(jìn)果園感受作物的細(xì)微變化。智能設(shè)備收集的數(shù)據(jù)很快傳遞到“智慧農(nóng)業(yè)大腦”——農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘與服務(wù)平臺(tái)中。這個(gè)“大腦”包括天空地一體化農(nóng)情信息處理一體機(jī)、智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘與可視化系統(tǒng)、云邊端一體化田間服務(wù)一體機(jī),具有數(shù)據(jù)管理與可視化云邊端協(xié)同計(jì)算的深度人工智能算力。它經(jīng)過(guò)智能分析判斷,向果園智能作業(yè)裝備發(fā)出正確的操作指令。一臺(tái)紅色的無(wú)人噴藥機(jī)器人根據(jù)處方圖走起來(lái)了,在有病蟲(chóng)害發(fā)生的地方,它停下噴藥,既可以提升農(nóng)藥利用效率,又能避免作業(yè)人員農(nóng)藥中毒情況發(fā)生……
吳文斌介紹,這套“無(wú)人化智慧果園”核心技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了田間地頭“一鍵式”數(shù)據(jù)診斷與分析、無(wú)人噴藥機(jī)器人等作業(yè)裝備的智能管控,可廣泛用于蘋(píng)果、柑橘、梨等園藝作物生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理。這是我國(guó)農(nóng)業(yè)科研在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項(xiàng)最新成果?!霸撓到y(tǒng)可以作為‘無(wú)人化農(nóng)場(chǎng)’的核心技術(shù),推動(dòng)未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化、作業(yè)無(wú)人化和裝備智能化發(fā)展。”
近兩年,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合相關(guān)企業(yè)分別在黑龍江哈爾濱、四川成都舉辦了2次數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)集成示范觀摩現(xiàn)場(chǎng)會(huì),600多人參加觀摩。哈爾濱觀摩會(huì)主要面向規(guī)?;筇锓N植,而成都觀摩會(huì)主要面向精細(xì)化果園管理?,F(xiàn)場(chǎng)會(huì)展示的數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)、裝備、系統(tǒng)非常“接地氣”,將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能同農(nóng)業(yè)領(lǐng)域深度融合,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室里高大上的科研成果轉(zhuǎn)化為農(nóng)民實(shí)用的技術(shù)產(chǎn)品。
機(jī)制創(chuàng)新:提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力
農(nóng)業(yè)信息技術(shù)面對(duì)的都是生命體,與生物技術(shù)的交叉融合是新趨勢(shì)。面對(duì)這項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟必須加快體制機(jī)制創(chuàng)新。
楊鵬介紹,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟建立了科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化雙輪驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
一方面,科技創(chuàng)新橫向到邊。聯(lián)盟聯(lián)合科研院校、企業(yè),圍繞農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中最薄弱的大田種植智慧農(nóng)業(yè)開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān),集成天空地一體化的智能感知技術(shù)與裝備、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能診斷技術(shù)與平臺(tái)、農(nóng)田智能和自主作業(yè)系統(tǒng)三大部分,構(gòu)建了大田種植智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)框架體系,形成了適合中國(guó)大田的天空地?cái)?shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展示范模式。
在農(nóng)業(yè)智能感知方向,主要聯(lián)合黑龍江農(nóng)科院、四川農(nóng)科院、北京農(nóng)科院等單位,開(kāi)展天空地一體化感知技術(shù)和數(shù)據(jù)處理與融合技術(shù)研究;在農(nóng)業(yè)智能診斷方向,主要聯(lián)合山東農(nóng)科院、深圳大學(xué)、西北農(nóng)林大學(xué)等單位,開(kāi)展圖視識(shí)別與深度學(xué)習(xí)算法、數(shù)字模型與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究;在農(nóng)業(yè)智能決策方向,聯(lián)合農(nóng)機(jī)化所、合眾思?jí)?、慧農(nóng)科技等單位,開(kāi)展大數(shù)據(jù)云平臺(tái)技術(shù)和精準(zhǔn)作業(yè)技術(shù)研究。
另一方面,成果轉(zhuǎn)化縱向到底。智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)成果從國(guó)家到省、市、縣,縱向逐級(jí)轉(zhuǎn)化。在國(guó)家層面,以國(guó)家數(shù)字農(nóng)業(yè)示范工程建設(shè)項(xiàng)目為支撐,建設(shè)國(guó)家數(shù)字農(nóng)業(yè)創(chuàng)新中心,開(kāi)展智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與集成;在省級(jí)層面,選擇黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)、四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新示范園2 個(gè)示范點(diǎn),進(jìn)行東北大田規(guī)?;N植數(shù)字農(nóng)業(yè)和西南大田精細(xì)化種植數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組裝、集成;在市、縣級(jí)層面,已在山東煙臺(tái)、湖南華容、四川三臺(tái)、陜西洛川等地區(qū),圍繞大田種植、果園等產(chǎn)業(yè)進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化600萬(wàn)元。
在產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制上,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟也有突破。中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)梅旭榮介紹,2019年,智慧農(nóng)業(yè)聯(lián)盟瞄準(zhǔn)山東省智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的迫切需求,聚焦蘋(píng)果和蔬菜兩個(gè)產(chǎn)業(yè),組織兩院7個(gè)研究所的9個(gè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)協(xié)同創(chuàng)新。運(yùn)用遙感、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器視覺(jué)、數(shù)字模型和智能控制等現(xiàn)代信息技術(shù)理論和技術(shù)方法,以蘋(píng)果和設(shè)施蔬菜生產(chǎn)“精準(zhǔn)感知-智能診斷-智能作業(yè)”為主線進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)集成協(xié)同創(chuàng)新,形成了山東智慧果園、智慧菜園發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)模式。
在一切都可以數(shù)據(jù)化的世界,在一切數(shù)據(jù)都可以業(yè)務(wù)化的時(shí)代,農(nóng)業(yè)信息化、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)正在成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的核心組成部分。