唐華俊院士:智慧農業賦能農業現代化高質量發展

發布時間:2020-06-29 18:00    來源:人民日報
 

關鍵詞:科技創新 智慧農業 高質量發展 農業現代化

摘要:智慧農業被視為繼植物育種和遺傳學革命之后的又一次農業新技術革命,將徹底改變現代農業生產經營方式與管理模式,使農業進入數字化、網絡化和智能化發展階段。智慧農業是數字技術科技創新的新場景,科技創新與農業產業的深度融合,不僅會催生農業產業發展新動能,也會引發數字技術、數據科學、人工智能和區塊鏈等技術創新。

  智慧農業被視為繼植物育種和遺傳學革命之后的又一次農業新技術革命,將徹底改變現代農業生產經營方式與管理模式,使農業進入數字化、網絡化和智能化發展階段。智慧農業是數字技術科技創新的新場景,科技創新與農業產業的深度融合,不僅會催生農業產業發展新動能,也會引發數字技術、數據科學、人工智能和區塊鏈等技術創新。

  智慧農業是農業信息化發展高級階段,是未來農業發展必然方向

  人類社會正在經歷信息革命。信息技術代表當今先進生產力的發展方向,具有強大的帶動性、滲透性和擴散性。21世紀以來,人類全面邁進以互聯網為中心的信息技術時代。隨著新一代信息技術迅速發展,農業信息化正從傳統的數字化、網絡化向智能化、智慧化的高端方向發展。全球農業發展進入智慧農業發展新階段。智慧農業以信息知識為核心,將遙感網、傳感網、大數據、互聯網、云計算、人工智能等現代信息技術以及智能裝備、智能機器人等,深入應用到農業生產、加工、經營、管理和服務等全產業鏈環節,實現精準化種植、互聯網化銷售、智能化決策和社會化服務,形成以數字化、自動化、精準化和智能化為基本特征的現代農業發展形態。

  黨的十九大報告指出,“要堅持農業農村優先發展,按照產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕的總要求,建立健全城鄉融合發展體制機制和政策體系,加快推進農業農村現代化。”

  智慧農業是農業信息化發展的高級階段,是全新的農業發展理念,與電腦農業、數字農業、精準農業等農業信息化發展模式既相關又不同。電腦農業、數字農業、精準農業將關鍵信息技術應用到農業生產過程中,提高農業生產效率和效益。智慧農業則是實現全要素、全鏈條、全產業、全區域的智能化,不僅貫穿農業生產過程,還包括農業經營、農業管理、農業服務等環節,這是與其他農業信息化發展模式的最大不同。智慧農業的內涵和外延更加寬泛,所涉及的理論、技術、系統和裝備更加綜合和復雜。

  當前我國正處于傳統農業向現代農業轉變的關鍵時期。農業發展面臨農產品價格“天花板”封頂和生產成本“地板”抬升等新挑戰,農業資源環境制約、農業生產結構失衡和農業發展質量效益不高等新問題日益突出,迫切需要加快轉變農業發展方式,從粗放發展向精細管理、科學決策發展模式轉變,走產出高效、產品安全、資源節約、環境友好的農業現代化道路。農業信息化成為引領我國現代農業發展、創新農業管理服務和破解農業發展難題的必然選擇。

  “十三五”規劃綱要、2016年以來每年的“中央一號文件”、近年發布的《新一代人工智能發展規劃》《數字鄉村發展戰略綱要》《數字農業農村發展規劃(2019—2025年)》等,都對農業數字化和智能化發展作出頂層設計和系統謀劃。發展智慧農業是貫徹落實我國“四化同步”國家戰略、加快轉變農業發展方式和推進農業現代化建設的迫切需要,有助于促進信息化與農業現代化深度融合,推動農業全產業鏈改造升級,進行資源優化配置和科學管理,有效提升農業生產經營效率和改善農業生態環境,對建設數字中國、實施鄉村振興戰略、推進農業高質量發展具有重要意義。

  智慧農業的關鍵是數據,需要解決數據獲取、處理與應用三大問題

  數據是基礎性戰略資源,數字經濟是現代經濟發展新動能。黨的十九屆四中全會首次提出,將數據作為生產要素參與收益分配,數據作為新生產要素從投入階段貫穿到產出和分配階段。智慧農業的目標是實現農業全過程智能化,其實質是數據驅動。圍繞“數據”這一關鍵生產要素,智慧農業的組成包括數據獲取、數據處理分析、數據應用服務等方面的關鍵技術、裝備和集成系統,實現從數據到知識到決策的轉換。每一環節都有其關鍵理論和技術方法體系,這些理論、技術方法高度集成,形成完整的智慧農業系統。

  數據獲取是智慧農業的基礎。通過精準感知和數據采集技術創新,構建“天空地”一體化的農業農村信息采集技術體系,開展數據采集、輸入、匯總、應用、管理技術的研究,提升原始數據獲取和處理能力,解決“數據從哪來和如何管”這一基礎問題。重點是推進滿足農業農村需求的專業遙感衛星研發,突破無人機農業應用的共性關鍵技術,攻克農業生產環境和動植物生理體征專用傳感器制造,實現重要農區、牧區的資源環境、生產、經營、管理、服務等跨區域、全要素、多層次的數據采集;研發農業農村大數據管理平臺,突破“集中+分布式”農業農村資源資產一體化云架構、數據安全等關鍵技術。

  數據處理分析是支撐。進行數據挖掘與智能診斷技術創新,構建農業大數據智能處理與分析技術體系,加強人工智能、虛擬現實、區塊鏈+農業、大數據認知分析等前沿技術超前布局,解決“數據如何處理與分析”的問題。重點是開展技術攻關,集成農學知識與模型、計算機視覺、深度學習等方法,研發動植物生產監測、識別、診斷、模擬與調控的專有模型和算法,實現農業生產全要素、全過程的數字化、智能化診斷;圍繞農村數字化服務,加強農業農村數據資源關聯挖掘、智能檢索、智能匹配與深度學習等技術研發,滿足農民對便民服務、電子商務等的全方位信息需求。

  數據應用服務是關鍵。通過精準管控與技術創新,構建數據賦能農業農村智能化決策與管理技術體系,加快行業管理與服務流程數字化改造,解決“數據如何服務”的問題。重點是加強農業農村專有軟件與信息系統的整合集成研究,研發環境智能控制系統、農產品質量快速檢測與冷鏈物流技術、農產品可信追溯技術;加強智能裝備自主研發能力,創制一批農業智能感知、智能控制、自主作業等裝備,重點突破農業機器人、數控噴藥、智能檢測、智能搬運、智能采摘、果蔬產品分級分選等技術;進行數字農業標準規范研制,建立數據標準、數據接入與服務、軟硬件接口等標準規范。

  智慧農業是復雜的系統應用,需要多部門、多領域、多學科的交叉和集成

  從應用領域看,智慧農業技術、平臺和裝備已經廣泛應用到種植、養殖、加工、流通等不同領域,形成智能農田、智能牧場、智能漁場、智能果園、智能化植物工廠、農產品加工智能車間、農產品綠色智能供應鏈等新的產業發展業態。針對不同應用主體,形成不同智慧農業發展模式和路徑,如小農戶的智慧農業應用以信息技能培訓、技術托管與裝備共享服務、電商平臺和小型智能終端應用等為主;針對種養大戶、家庭農場、農業企業、合作社等新型經營主體,則以提高生產效率、提升產品附加值、全產業鏈智慧化轉型等應用為主。同時,圍繞不同區域的產業類型和特點,形成不同智慧農業應用模式。如我國東北地區以規?;拇筇锞珳史N植為主、東南沿海以智慧漁業與智慧物流發展為主、西南山區以智慧特色農業發展為主。

  智慧農業是復雜的軟硬件系統應用,通過前沿數字技術與裝備的綜合應用,自動、精準、高效地收集、提取并加工農業大數據,讓各類數據“孤島”相互聯通,借助圖像視頻識別、深度學習與數據挖掘等人工智能方法,快速獲取多種信息知識,實現農業優質高效、生態友好的高質量發展。

  智慧農業作為技術密集型的農業創新體系,需要技術、平臺和生態的融合發展。具體來說,不僅需要5G、人工智能、數據中心等新型基礎設施的支撐,更需要信息技術、數據科學、農業科學和裝備科學的基礎研究和理論突破。智慧農業未來發展的重要動力來源于農業信息技術、農學與農機高度有機融合,有賴于數字技術與農業科學、資源環境科學、基因組學、農業經濟和社會科學的交叉集成。只有對動植物生產與水土資源、環境之間的復雜關系和生態聯系進行科學理解,才能將海量農業數據轉化為知識和決策;只有與個體動植物的基因組學、微生物群等分子信息相結合,強大的機器學習、深度學習和數據挖掘技術才可能發揮重要作用,實現數據賦能農業的目標。此外,推動智慧農業科技創新必須重視跨學科、跨行業的知識交流和技術集成,重視復合型農業人才的培養。

  (作者系中國農業科學院院長、中國工程院院士 唐華俊)

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