精細農業的實踐助推智慧農業創新發展
——訪中國工程院院士、國際歐亞科學院院士汪懋華

◎記者 齊美娟

當前，我國農業農村現代化發展已經跨入了新征程，推進新一代信息技術與農業農村現代化深度融合發展至關重要。20世紀90年代初中期以來在國際國內開展的精細農業（Precision Agriculture，簡稱PA）的實踐正助推著智慧農業體系的創新發展，這也是我國進入信息經濟引領科技革命和產業變革新時代所需深入研究的課題。對此，記者采訪了在我國享有“精細農業研究先驅”之稱的中國工程院院士汪懋華。

精細農業實踐中信息科技應用情況

記者：20世紀90年代初中期，您曾積極跟蹤了歐美發達國家開展精細農業系統集成研究的實踐，在我國參與組織了精細農業示范應用體系的建設。請問，精細農業這一概念的起源是什么？我國是在什么時候正式展開實踐的？

汪懋華：海灣戰爭結束后，美國全球定位衛星系統（GPS）的民用化推動了PA在發達國家應用研究的發展。PA是基于當時信息技術發展的現代農田精耕細作技術與農田空間差異性信息的精細農作管理，實現由經驗型、定性化為主的粗放型農業向知識型、精細化管理的現代農業生產與經營方式的轉變。PA的中文譯名究竟是“精準”農業還是“精細”農業？這二者在概念上是存在區別的。2002年，密歇根大學精益制造項目聯合會主席杰弗里·萊克教授在談到精細思維時強調：“我們面對的是要建設現代產業工程體系的問題。工程絕不僅僅是科學的簡單應用和堆砌，工程除了要懂得基礎科學的基本原理和方法之外，還必須善于處理好科學要素、技術要素、經濟要素、管理要素、社會要素及環境要素等的集成、選擇和優化。”因此，我們一直堅持采用對PA“精細農業”的中文譯名。

自古以來，普天之下的農民孜孜以求的就是基于信息和經驗作出正確的決策。農業水土資源、環境、農田作物生長空間存在著明顯的時間和空間分布差異性，傳統農業時代精明的農民就是基于自已視角目測農田小區資源、環境與作物長勢的空間分布差異性，實施精耕細作的農作管理。從1994年初起，我國農業工程科技界開始研究海外發達國家倡導的PA技術，并積極開展考察和交流，海外PA機械裝備技術產品提供商也開始探索我國巨大的市場需求潛力。世紀之交，我國建立了一批PA技術研發機構和示范試驗農場，進行國外先進經驗的消化吸收并開展示范應用實踐研究。與此同時，國際上一批支持PA實踐的現代農業裝備工業也在快速發展。從GPS、GIS、RS的農業應用，到國產化農田空間分布信息獲取技術研究，再到聯合收割機測產系統、變量作業（VRT）機械等先后進入全球市場，可以說，精細農業裝備的創新實踐也推動了現代農業裝備的發展。

記者：支撐精細農業發展的信息技術都有哪些？其發展又面臨著怎樣的問題？

汪懋華：支持精細農業實踐的四種信息技術分別是Yield Monitor（小區產量分布信息監控器）、Variable-Rate Technologies（變量農作實施技術）、GPS Guidance Systems（全球導航定位系統）和GPS Maps（GPS農田信息分布圖生成技術）。業界認為，精細農業技術在未來是否被廣泛應用，將取決于四方面：技術裝備價格是否下降，機器是否容易安裝和維護，保護地耕作是否得到廣泛推廣以及機械燃油、肥料和服務價格所占比重是否降低。

當前精細農業發展實踐過程中面臨三方面的挑戰：一是R&D（研究與開發）主要集中在技術推動思維指導下開展，較少關注成本節約和用戶投入的經濟效益分析研究。二是終端用戶要求應用高新技術解決農業生產經營提質增效的市場需求。三是新一代信息與通信技術的普及應用，將提供更多的農業提質增效、綠色發展、節本增收和廣泛實踐智慧農業經營的機會，精細農業技術須不斷“升級”。

推進新一代信息技術與農業現代化深度融合發展

記者：發展智慧農業已列入我國“十三五”推進農業現代化的八項重大工程之一。請問，智慧農業與精細農業是什么關系，二者又有什么區別？

汪懋華：精細農業與智慧農業擁有不同時代信息科技推動產業變革的背景及技術支撐。20世紀90年代初，GPS的民用化為精細農作奠定了信息技術支撐的良好基礎。作為一種基于信息技術和知識優化農作實踐管理的集成系統，精細農業不僅是農業生產管理中現代信息技術應用的革命，其實踐也對智慧農業建設起到了助推作用。進入到新世紀的第二個十年，新一代信息技術飛速發展，智慧農業應運而生。其建設需要通過集成運用物聯網、移動互聯、云計算與大數據服務平臺等新一代信息技術獲取、匯聚、處理與農業生產相關的客觀數據，并與農業生產管理人員的經驗與智慧深度融合，進而作出生產經營管理、控制與決策。相較于精細農業，智慧農業更加深刻地詮釋了物聯網、無線通信與泛在互聯、云計算及大數據等新一代信息技術與農業現代化的融合發展。

記者：智慧農業發展研究的熱點有哪些？在創新發展智慧農業應用的過程中需要注意哪些問題？

汪懋華：當前我國已經進入了信息經濟引領科技革命和產業變革的新時代，然而人口增長、資源制約和環境惡化等問題依然較為突出，因此凡能有效提高農業土、水、肥、藥、光及熱資源利用率與生態環境保護的技術，都將成為智慧農業技術發展研究的新熱點。同時，統籌城鄉經濟社會發展也對面向農業、農村服務的信息科技創新提出了迫切需求。作為農業科技工作者，我們力求基于信息技術和智慧管理好復雜的農業系統，促進農業、農村信息化、智慧化與智能化，轉變農業發展方式，提高土地產出率、資源利用率和勞動生產率。

“十三五”時期是全面建成小康社會的決勝階段，要實現新型工業化、信息化、城鎮化和農業現代化同步發展，農業是短腿，農村是短板。因此在創新驅動農業農村現代化發展的過程中，須認真研究農業農村發展的現實，堅持問題導向的創新驅動發展研究。在智慧農業應用創新發展研究的過程中，我們需要注意兩方面問題：

一是推進智慧農業的發展需要促進不同學科間的交叉融合，要創新研究發展方式。如推動信息科技與農業產業變革深度融合發展，把握信息科技發展態勢，跟蹤科技革命與新一代人工智能發展新趨勢，提高我國農業農村現代化科技創新能力，贏得農業科技創新發展的新未來；要對我國進入新時代、新征程的農業農村現代化發展戰略，及農業農村發展不平衡、不充分現狀有智慧地認識與理解；要具備從事生物系統工程相關領域研究的良好知識基礎，善于與相關分支學科團隊進行協同創新等。

二是對人工智能發展熱潮要有冷思考。雖然我們周圍已經出現了互聯網、超級計算、可穿戴設備、云計算、搜索引擎以及由這些設備傳輸出來的大數據，基于網絡的群體智能、人機一體化的混合智能，基于聽覺、嗅覺、味覺的跨媒體推理已經興起，無人系統得到快速發展，但我們需要清醒地認識到，人工智能總體上還處于發展的初級階段，在頂層設計上需優先制定人工智能在農業裝備制造及現代農業生產、經營、管理決策中相關的應用創新研究規劃。要推進智慧農業領域產業應用研究，要有強大的深度學習能力與高水準芯片式計算平臺支撐，要正確理解人工智能技術的本質，注重“站高、看遠、想深、謀實”的科學精神。