智慧農(nóng)業(yè)——賦能農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化高質(zhì)量發(fā)展

　　智慧農(nóng)業(yè)被視為繼植物育種和遺傳學(xué)革命之后的又一次農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命，將徹底改變現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式與管理模式，使農(nóng)業(yè)進(jìn)入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展階段。智慧農(nóng)業(yè)是數(shù)字技術(shù)科技創(chuàng)新的新場景，科技創(chuàng)新與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的深度融合，不僅會催生農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動能，也會引發(fā)數(shù)字技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)、人工智能和區(qū)塊鏈等技術(shù)創(chuàng)新。

　　智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展高級階段，是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展必然方向

　　人類社會正在經(jīng)歷信息革命。信息技術(shù)代表當(dāng)今先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向，具有強(qiáng)大的帶動性、滲透性和擴(kuò)散性。21世紀(jì)以來，人類全面邁進(jìn)以互聯(lián)網(wǎng)為中心的信息技術(shù)時代。隨著新一代信息技術(shù)迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化正從傳統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化、智慧化的高端方向發(fā)展。全球農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)入智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展新階段。智慧農(nóng)業(yè)以信息知識為核心，將遙感網(wǎng)、傳感網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)以及智能裝備、智能機(jī)器人等，深入應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、經(jīng)營、管理和服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，實現(xiàn)精準(zhǔn)化種植、互聯(lián)網(wǎng)化銷售、智能化決策和社會化服務(wù)，形成以數(shù)字化、自動化、精準(zhǔn)化和智能化為基本特征的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展形態(tài)。

　　黨的十九大報告指出，“要堅持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展，按照產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富裕的總要求，建立健全城鄉(xiāng)融合發(fā)展體制機(jī)制和政策體系，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。”

　　智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的高級階段，是全新的農(nóng)業(yè)發(fā)展理念，與電腦農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展模式既相關(guān)又不同。電腦農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)將關(guān)鍵信息技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和效益。智慧農(nóng)業(yè)則是實現(xiàn)全要素、全鏈條、全產(chǎn)業(yè)、全區(qū)域的智能化，不僅貫穿農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，還包括農(nóng)業(yè)經(jīng)營、農(nóng)業(yè)管理、農(nóng)業(yè)服務(wù)等環(huán)節(jié)，這是與其他農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展模式的**大不同。智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵和外延更加寬泛，所涉及的理論、技術(shù)、系統(tǒng)和裝備更加綜合和復(fù)雜。

　　當(dāng)前我國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期。農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨農(nóng)產(chǎn)品價格“天花板”封頂和生產(chǎn)成本“地板”抬升等新挑戰(zhàn)，農(nóng)業(yè)資源環(huán)境制約、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)失衡和農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量效益不高等新問題日益突出，迫切需要加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，從粗放發(fā)展向精細(xì)管理、科學(xué)決策發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，走產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路。農(nóng)業(yè)信息化成為引領(lǐng)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展、創(chuàng)新農(nóng)業(yè)管理服務(wù)和破解農(nóng)業(yè)發(fā)展難題的必然選擇。

　　“十三五”規(guī)劃綱要、2016年以來每年的“中央一號文件”、近年發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃（2019—2025年）》等，都對農(nóng)業(yè)數(shù)字化和智能化發(fā)展作出頂層設(shè)計和系統(tǒng)謀劃。發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是貫徹落實我國“四化同步”國家戰(zhàn)略、加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式和推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的迫切需要，有助于促進(jìn)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化深度融合，推動農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈改造升級，進(jìn)行資源優(yōu)化配置和科學(xué)管理，有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營效率和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，對建設(shè)數(shù)字中國、實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

　　智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)，需要解決數(shù)據(jù)獲取、處理與應(yīng)用三大問題

　　數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，數(shù)字經(jīng)濟(jì)是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動能。黨的十九屆四中全會首次提出，將數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)要素參與收益分配，數(shù)據(jù)作為新生產(chǎn)要素從投入階段貫穿到產(chǎn)出和分配階段。智慧農(nóng)業(yè)的目標(biāo)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)全過程智能化，其實質(zhì)是數(shù)據(jù)驅(qū)動。圍繞“數(shù)據(jù)”這一關(guān)鍵生產(chǎn)要素，智慧農(nóng)業(yè)的組成包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)等方面的關(guān)鍵技術(shù)、裝備和集成系統(tǒng)，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到知識到?jīng)Q策的轉(zhuǎn)換。每一環(huán)節(jié)都有其關(guān)鍵理論和技術(shù)方法體系，這些理論、技術(shù)方法高度集成，形成完整的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)獲取是智慧農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。通過精準(zhǔn)感知和數(shù)據(jù)采集技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建“天空地”一體化的農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息采集技術(shù)體系，開展數(shù)據(jù)采集、輸入、匯總、應(yīng)用、管理技術(shù)的研究，提升原始數(shù)據(jù)獲取和處理能力，解決“數(shù)據(jù)從哪來和如何管”這一基礎(chǔ)問題。重點是推進(jìn)滿足農(nóng)業(yè)農(nóng)村需求的專業(yè)遙感衛(wèi)星研發(fā)，突破無人機(jī)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的共性關(guān)鍵技術(shù)，攻克農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和動植物生理體征專用傳感器制造，實現(xiàn)重要農(nóng)區(qū)、牧區(qū)的資源環(huán)境、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務(wù)等跨區(qū)域、全要素、多層次的數(shù)據(jù)采集；研發(fā)農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)管理平臺，突破“集中+分布式”農(nóng)業(yè)農(nóng)村資源資產(chǎn)一體化云架構(gòu)、數(shù)據(jù)安全等關(guān)鍵技術(shù)。

　　數(shù)據(jù)處理分析是支撐。進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與智能診斷技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能處理與分析技術(shù)體系，加強(qiáng)人工智能、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈+農(nóng)業(yè)、大數(shù)據(jù)認(rèn)知分析等前沿技術(shù)超前布局，解決“數(shù)據(jù)如何處理與分析”的問題。重點是開展技術(shù)攻關(guān)，集成農(nóng)學(xué)知識與模型、計算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)等方法，研發(fā)動植物生產(chǎn)監(jiān)測、識別、診斷、模擬與調(diào)控的專有模型和算法，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全要素、全過程的數(shù)字化、智能化診斷；圍繞農(nóng)村數(shù)字化服務(wù)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村數(shù)據(jù)資源關(guān)聯(lián)挖掘、智能檢索、智能匹配與深度學(xué)習(xí)等技術(shù)研發(fā)，滿足農(nóng)民對便民服務(wù)、電子商務(wù)等的全方位信息需求。

　　數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)是關(guān)鍵。通過精準(zhǔn)管控與技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建數(shù)據(jù)賦能農(nóng)業(yè)農(nóng)村智能化決策與管理技術(shù)體系，加快行業(yè)管理與服務(wù)流程數(shù)字化改造，解決“數(shù)據(jù)如何服務(wù)”的問題。重點是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村專有軟件與信息系統(tǒng)的整合集成研究，研發(fā)環(huán)境智能控制系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量快速檢測與冷鏈物流技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品可信追溯技術(shù)；加強(qiáng)智能裝備自主研發(fā)能力，創(chuàng)制一批農(nóng)業(yè)智能感知、智能控制、自主作業(yè)等裝備，重點突破農(nóng)業(yè)機(jī)器人、數(shù)控噴藥、智能檢測、智能搬運、智能采摘、果蔬產(chǎn)品分級分選等技術(shù)；進(jìn)行數(shù)字農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研制，建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)接入與服務(wù)、軟硬件接口等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

　　智慧農(nóng)業(yè)是復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)用，需要多部門、多領(lǐng)域、多學(xué)科的交叉和集成

　　從應(yīng)用領(lǐng)域看，智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)、平臺和裝備已經(jīng)廣泛應(yīng)用到種植、養(yǎng)殖、加工、流通等不同領(lǐng)域，形成智能農(nóng)田、智能牧場、智能漁場、智能果園、智能化植物工廠、農(nóng)產(chǎn)品加工智能車間、農(nóng)產(chǎn)品綠色智能供應(yīng)鏈等新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展業(yè)態(tài)。針對不同應(yīng)用主體，形成不同智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式和路徑，如小農(nóng)戶的智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用以信息技能培訓(xùn)、技術(shù)托管與裝備共享服務(wù)、電商平臺和小型智能終端應(yīng)用等為主；針對種養(yǎng)大戶、家庭農(nóng)場、農(nóng)業(yè)企業(yè)、合作社等新型經(jīng)營主體，則以提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品附加值、全產(chǎn)業(yè)鏈智慧化轉(zhuǎn)型等應(yīng)用為主。同時，圍繞不同區(qū)域的產(chǎn)業(yè)類型和特點，形成不同智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用模式。如我國東北地區(qū)以規(guī)模化的大田精準(zhǔn)種植為主、東南沿海以智慧漁業(yè)與智慧物流發(fā)展為主、西南山區(qū)以智慧特色農(nóng)業(yè)發(fā)展為主。

　　智慧農(nóng)業(yè)是復(fù)雜的軟硬件系統(tǒng)應(yīng)用，通過前沿數(shù)字技術(shù)與裝備的綜合應(yīng)用，自動、精準(zhǔn)、高效地收集、提取并加工農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，讓各類數(shù)據(jù)“孤島”相互聯(lián)通，借助圖像視頻識別、深度學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘等人工智能方法，快速獲取多種信息知識，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)優(yōu)質(zhì)高效、生態(tài)友好的高質(zhì)量發(fā)展。

　　智慧農(nóng)業(yè)作為技術(shù)密集型的農(nóng)業(yè)創(chuàng)新體系，需要技術(shù)、平臺和生態(tài)的融合發(fā)展。具體來說，不僅需要5G、人工智能、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，更需要信息技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)和裝備科學(xué)的基礎(chǔ)研究和理論突破。智慧農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的重要動力來源于農(nóng)業(yè)信息技術(shù)、農(nóng)學(xué)與農(nóng)機(jī)高度有機(jī)融合，有賴于數(shù)字技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)、基因組學(xué)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會科學(xué)的交叉集成。只有對動植物生產(chǎn)與水土資源、環(huán)境之間的復(fù)雜關(guān)系和生態(tài)聯(lián)系進(jìn)行科學(xué)理解，才能將海量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識和決策；只有與個體動植物的基因組學(xué)、微生物群等分子信息相結(jié)合，強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)才可能發(fā)揮重要作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。此外，推動智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新必須重視跨學(xué)科、跨行業(yè)的知識交流和技術(shù)集成，重視復(fù)合型農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)。

　　（作者為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長、中國工程院院士）

　　制圖：沈亦伶

　　推薦讀物：

　　1.《智慧農(nóng)業(yè)實踐》：楊丹等編；人民郵電出版社出版。

　　2.《農(nóng)業(yè)4.0——即將來臨的智能農(nóng)業(yè)時代》：李道亮編著；機(jī)械工業(yè)出版社出版。