用智慧赋能农业

农田地块大数据平台 中国农科院农业资源与农业区划研究所供图

作物气味传感器、浮空器、水稻信息获取低空遥感平台、智慧气象、北斗导航农机自动驾驶系统……在过去的半个世纪里，没有哪一项技术能像信息科技那样深刻广泛地影响人类认知世界、改造世界和推动产业创新的能力。“智慧”一词体现着信息科技的成果，今天，这一科技力量已经深深浸润到农业领域，并形成了智慧农业这一新兴业态。

7月28~29日，由中国工程院主办，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、国家智慧农业科技创新联盟、北京合众思壮科技股份有限公司承办的2018年中国工程科技论坛——智慧农业论坛在京召开。与会代表分享智慧农业最新研究进展，探讨未来智慧农业科技创新所面临的机遇和挑战，推动我国智慧农业发展和应用实践，以更好地服务于乡村振兴战略和农业农村现代化。

服务乡村振兴战略

上世纪末，人们提出了数字地球的概念。而智慧地球作为数字地球的升级版，以数字化、网络化和智能化为标志，是未来发展的大趋势。

“当前，数字经济正成为全球科技发展的新热点、经济增长的新引擎、国际竞争的新高地。党的十九大报告特别强调指出，要建设数字中国，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济的深度融合。”本次论坛主席、中国工程院院士、中国农科院院长唐华俊在论坛上表示。

传统农业领域也进入了数字时代，正亟待“智慧”的力量注入。那么，智慧农业什么样？中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江认为，其特征包括现代信息技术与农业的深度融合，有先进的生产工具（智能化设备），高质量、高效率、高效能，方便快捷与人性化，安全与风险自主可控。

美国正在走向以数字信息为基础的智能农业（Data Directed Agriculture）。2017年12月，欧洲农机协会在其峰会提出，农业的数字技术革命时代正在到来，未来欧洲农业的发展方向是Farming4.0（现代信息技术+智能化农机设备）。

在我国，发展智慧农业被列入“十三五”国民经济社会发展规划纲要中，近三年的中央一号文件都提到了大力发展数字农业，实施智慧农业工程。

在联合国粮农组织（FAO）原副总干事何昌垂研究员看来，智慧农业恰逢其时。“从中国特色的社会主义发展阶段看，智慧农业是数字中国、智慧社会的重要基础；智慧农业融合了农耕社会、工业社会和信息社会的特质而成为第六产业，是中国农业与乡村振兴战略的推手。”他说。

中国农科院农业信息研究所所长、研究员孙坦认为，政府、科研与产业合作推动互联网、大数据和人工智能与农业的深度融合，打造智慧农业产业链、信息链和数据链，是实施乡村振兴战略的最优解。

唐华俊表示，智慧农业是数字中国建设的重要内容。加快发展智慧农业，推进农业、农村全方位全过程的数字化、网络化、智能化改造，将有利于促进生产节约、要素优化配置、供求交对接、治理精准高效，有利于推动农业农村发展的质量变革、效率变革和动力变革，更好服务于我国乡村振兴战略和农业农村现代化发展。

智慧农业的实践探索

闻香识大米？是的，这是中国农科院农业资源与农业区划研究所智慧农业创新团队自主研发的一项成果——作物气味传感器。

该团队首席科学家吴文斌研究员介绍，挥发性有机化合物是植物的“化学语言”。团队结合新型纳米材料制备技术和MEMS工艺，研制新型作物挥发性有机化合物传感器阵列，实时监测获取作物生理信息；研制高灵敏度、低成本的稻米香味传感器，用于稻米品质分类。

这只是智慧农业实践中的一个案例。吴文斌还介绍了天空地大数据驱动的智慧农业应用，描绘了航天遥感观测、航空遥感观测、地面物联网观测等在农田和果园感知、诊断、决策等方面的应用，可为种植适宜性区域、产量预测、长势监测、病虫害防治等提供精准方案。

“人工智能在智慧气象中推进较快的两个领域，一是观测信息处理与分析，一是提高预报的时效和准确率。”国家气象局许小峰研究员认为，为了提升气象业务能力和水平，努力发展以人工智能为主要特征的智慧气象是一种值得尝试的途径。

早在四年前，农用无人机就被麻省理工学院评为2014年十大最具突破性的科技创新。中国工程院院士、华南农业大学教授罗锡文表示，华南农大成功研究了水稻信息获取低空遥感平台。而航空植保在农业领域正发挥着其不可替代的作用。

在卫星下不来、飞机上不去的高空（20~100公里），深圳大学校长李清泉教授正在研究浮空器、系留无人机等驻留平台。“空间信息智能感知技术是智慧农业的重要支撑，驻留平台可用于专用环境感知，为滑坡、泥石流等灾害监测和乡村规划提供新思路。”他说。

中国工程院院士、石河子大学教授陈学庚介绍了北斗导航助力新疆精准农业发展。他认为，精细农业的发展应尤其关注信息化技术提升农业装备的设计制造水平和农业机械化的管理水平这两个方面的应用。

自动作业+变量控制，在新疆，每3台农机中就有1台使用北京合众思壮科技股份有限公司研发的“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统。“未来农业的发展与人类对时空认知能力息息相关。人们掌控时空的能力越强，农业发展的舞台就越宽广，农业就更智慧。”该公司董事长郭信平表示。

多角度思考未来

Research and Markets预测，到2025年，智慧农业全球市值683.89亿美元，应用领域包括精准农业、畜禽监测、智慧水产养殖以及智能温室等。

中国工程院副院长邓秀新在论坛开幕式上表示，当前中国正处于传统农业向现代农业过渡的阶段，而智慧农业研究也处于初步阶段。结合各自的研究领域，专家们提出了未来智慧农业发展的思考。

“设施园艺产业向智能化方向发展毋庸置疑，但真正形成智能设施园艺产业的路程还很长，我们不能将整个产业链中包含一点点智能化因素就称作智能设施园艺。”中国工程院院士、沈阳农业大学教授李天来说道。

南开大学龚克教授认同这一观点，“中国经济和社会转型升级中产生的智能化需求，是智能科技和经济发展的内生动力。但不能把什么都贴上‘智能’的标签，而是要提炼出实际问题，予以科学的解决。”

中国工程院院士、中国农业大学教授汪懋华认为，“我们面对的是要建设现代农业产业体系的问题，绝不仅仅是技术的简单应用和堆砌。除了要懂得基础科学的基本原理、方法外，还必须善于处理好科学、技术、经济、管理、社会和环境等多要素的集成、选择和优化。”

不可否认的是，我国智慧农业发展仍存在一些短板，如农业物联网缺乏智慧，农业传感器投入高、不稳定，流程控制与全局管理能力弱等。此外，感测技术、智能芯片以及模型、算法和软件与操作系统等核心技术上，应该坚持自主创新。

在航空技术发展方面，陈学庚建议，要进一步探讨中国农业航空的发展模式、加强技术标准和规范的制定、加强关键技术的协同创新研究、加强技术推广应用、探讨其应用载体，并从政策上加以支持。

而让数据“流动”起来也是不少产学研人士提出的建议。何昌垂认为，应坚持应用导向，释放数据红利。“建立智慧农业综合数据应用卓越中心，实现真正意义上的数据共享，便利开展数据复合、超算和大数据挖掘，为生态农业、新农村建设、生态文明建设等服务。”他说。

山东省农业科学院科技信息研究所所长、研究员阮怀军则提出，研发智慧农业技术和系统的同时，也应注重公共科研服务的发展，让农村农民共享智慧农业科技创新成果。