現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、信息技術(shù)迅猛發(fā)展，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要引擎。新的綠色革命推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)改造升級，包括生物化、信息化、無害化、循環(huán)化和標(biāo)準(zhǔn)化等方面，發(fā)達(dá)國家圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)化、集約化、高值化已開始了新一輪的戰(zhàn)略部署。智慧農(nóng)業(yè)工程科技的發(fā)展已成為國際上現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展前沿。
一、智慧農(nóng)業(yè)已成為世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢
智慧農(nóng)業(yè)是以信息和知識為核心要素，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和智能裝備等現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)跨界融合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準(zhǔn)投入、個(gè)性化服務(wù)的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展從數(shù)字化到網(wǎng)絡(luò)化再到智能化的高級階段。智慧農(nóng)業(yè)整合生物技術(shù)、信息技術(shù)、智能裝備三大生產(chǎn)力要素。
美國、英國、澳大利亞、法國、德國、日本等國家圍繞智慧農(nóng)業(yè)進(jìn)行了廣泛的布局，分別出臺了NSTC“國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃”、產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略白皮書、農(nóng)業(yè)4.0手冊、農(nóng)業(yè)創(chuàng)新2025、數(shù)字農(nóng)業(yè)、社會5.0等政策，2015-2025全球智慧農(nóng)業(yè)市值將達(dá)到683億美元。智慧農(nóng)業(yè)包括智能農(nóng)業(yè)裝備、智能傳感器系統(tǒng)、智能無人機(jī)、智能機(jī)器人、軟件等主要技術(shù)。
全球智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛，表現(xiàn)出以下趨勢：
一是大數(shù)據(jù)技術(shù)滲透農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈。未來發(fā)展農(nóng)業(yè)，要從全產(chǎn)業(yè)角度進(jìn)行布局。大數(shù)據(jù)技術(shù)全面滲透了從種子肥料開始，到生產(chǎn)、加工、配送到消費(fèi)者餐桌，再到廢棄物處理的全過程，體現(xiàn)出信息科技對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用。
二是智能化裝備廣泛應(yīng)用。智能化的裝備是通過智能化的改造和升級，使機(jī)器具有一定的智能性，可以全面或部分地輔助人便捷、可靠地完成特定復(fù)雜的目標(biāo)任務(wù)。世界智能農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展經(jīng)歷了不同的歷史階段，從機(jī)械化到數(shù)字化、自動化、智能化，現(xiàn)在已經(jīng)衍生了系統(tǒng)。目前，國際上研究農(nóng)機(jī)裝備，重點(diǎn)體現(xiàn)在自動駕駛拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人和農(nóng)業(yè)無人機(jī)等方面。
三是無人化、少人化發(fā)展迅速。由于農(nóng)村勞動力減少，農(nóng)村出現(xiàn)了無人種地的情況，特別是熱天打藥、冷庫長時(shí)工作等復(fù)雜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境條件，對人的身體有很大危害。基于勞動力減少和工作環(huán)境惡劣，無人化、少人化農(nóng)場是未來的發(fā)展趨勢。
四是信息科技推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變革。我們原來在田里種地、養(yǎng)殖，現(xiàn)在可以進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，比如植物生產(chǎn)工廠、工廠化養(yǎng)豬等模式。
二、我國智慧農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用方興未艾
我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)緩慢的過程，但在很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場景和環(huán)節(jié)已經(jīng)得到了初步的應(yīng)用。
場景一：智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與裝備。在小麥、玉米、棉花、水稻等主要農(nóng)作物從整地、播種、管理到收獲各個(gè)環(huán)節(jié)，都需要智能化的信息技術(shù)和智能化的裝備進(jìn)行耦合，來完成這些操作的工藝。目前，我國各環(huán)節(jié)的技術(shù)和裝備基本具備，需要組合成一個(gè)完整的智能化解決方案。我國北斗精準(zhǔn)導(dǎo)航與測控技術(shù)應(yīng)用在播種上，安裝到拖拉機(jī)、插秧機(jī)上，可以讓機(jī)器走直行，行間銜接好，實(shí)現(xiàn)條帶清壟精準(zhǔn)播種，避免復(fù)播、漏播、轉(zhuǎn)行橫播交叉等問題，提高田間作業(yè)質(zhì)量。應(yīng)用在灌溉上，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對行灌溉。農(nóng)業(yè)航空精準(zhǔn)施藥技術(shù)，通過作業(yè)規(guī)劃、導(dǎo)航監(jiān)管、施藥控制、施藥質(zhì)量評估、防效評估、病蟲情診斷等，實(shí)現(xiàn)探的清、飛到位、施的準(zhǔn)、霧化好、可評價(jià)和全程可控的目標(biāo)。
場景二：園藝作物生產(chǎn)。園藝生產(chǎn)以溫室生產(chǎn)為主，我們在山東壽光建了一個(gè)近八萬平米的大型現(xiàn)代智能溫室，全部用國產(chǎn)的技術(shù)和設(shè)備，從水肥管理調(diào)控各個(gè)方面進(jìn)行了智能化提升。與荷蘭溫室的耗能、成本、效益相比，我們的更好，且成本可以降到每平米50/元。
場景三：智慧果園生產(chǎn)。現(xiàn)在農(nóng)村地區(qū)都是老人、婦女和兒童，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺乏勞動力，提升果園生產(chǎn)智能化水平具有重要意義。因此，我國研發(fā)了相應(yīng)的設(shè)備，包括采摘、除草、噴藥、開溝、施肥、巡檢、升降作業(yè)平臺等，可實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化作業(yè)。同時(shí)，我們已經(jīng)研發(fā)出很好的水果智能檢測的分析線，一小時(shí)可達(dá)到10噸的檢測線。
場景四：智慧養(yǎng)殖生產(chǎn)。養(yǎng)殖是智慧農(nóng)業(yè)重要的應(yīng)用場景，動物的體溫檢測技術(shù)產(chǎn)品可以在線檢測，發(fā)現(xiàn)生病之后溫度升高的畜禽，便于及時(shí)進(jìn)行防治。動物禽舍有害氣體專用傳感器非常實(shí)用，符合我國碳達(dá)峰、碳中和政策，減少溫室氣體排放。還可以通過視頻攝像頭監(jiān)測動物行為，實(shí)時(shí)監(jiān)測營養(yǎng)狀況、健康狀況等。巡檢機(jī)器人、防疫消毒機(jī)器人，可以代替人從事對身體有害的作業(yè)。
場景五：農(nóng)產(chǎn)品智慧物流。農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈的改進(jìn)，生鮮農(nóng)產(chǎn)品中肉類、生鮮水果蔬菜是重要的一部分，都需要智慧冷鏈物流。如何控制溫度、檢測溫度，保持農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，研究超市貨架期，對食品的安全性等，都需要信息科技來支撐。“管理+農(nóng)業(yè)+智能技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈可感、可控、可調(diào)。
場景六：基于大數(shù)據(jù)的信息服務(wù)。我國小農(nóng)戶居多，打藥、播種等方面專業(yè)化社會化服務(wù)企業(yè)組織快速發(fā)展，體現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)效益，推動小農(nóng)戶生產(chǎn)現(xiàn)代化。當(dāng)前，智能語音服務(wù)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成熟。作為農(nóng)業(yè)職業(yè)院校的學(xué)生，可提供生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)、信息服務(wù)。
三、我國未來智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)技能人才需求
未來，我國發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是一個(gè)重要的趨勢和方向，“十四五”規(guī)劃提出要發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，目標(biāo)是用電腦強(qiáng)化人腦、用機(jī)器替代人力、用自主替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化、作業(yè)精準(zhǔn)化、管理數(shù)字化和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化。
我國未來智慧農(nóng)業(yè)對人才的需求：一是對農(nóng)業(yè)有情懷，喜歡現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；二是知識交叉型，能用計(jì)算機(jī)把不同專業(yè)的知識結(jié)合起來，建立知識系統(tǒng)；三是技能實(shí)戰(zhàn)型，要會操作拖拉機(jī)、植保機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械；四是具有工匠精神，要精益求精；五是懂經(jīng)營會管理，提供專業(yè)化和社會化服務(wù)；六是適應(yīng)信息化趨勢，推動智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。
作者：中國工程院院士，國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任，國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心首席專家趙春江
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