AI+農業：助力智慧農業發展

熊竟宏 任新平

[摘要]2020年中央一號文件繼續關注“三農”問題。面對眾多挑戰，減少農業對自然資源的依賴，提升農產品生產效率與質量，智慧農業已成為必然發展趨勢。通過AI與農業的有機結合，可以實現優質選種、土壤智能檢測、實時監控作物生長和智能耕作等，有力促進智慧農業產業升級。在政府主導支持下，采取進一步完善基礎設施、加強相關人才培養、落實相關補貼等措施，將進一步促進AI與農業產業的融合應用，推進智慧農業的發展。

[關健詞]AI;助力;智慧農業

[中圖分類號]F323.3 [文獻標識碼]A

1 我國農業發展歷程

學界普遍認為農業有四個階段。農業1.0是傳統農業時代，農業生產主要依靠人力和畜力;農業2.0是機械化農業時代，以機械工具代替人力耕作，實現大規模機械化，主要以農場為代表。農業3.0以應用單一信息技術和局部生產自動化為特征，美麗的鄉村和安全可靠的農產品是其主要產物，有機組合了第一產業和第二產業。農業發展的最高階段是農業4.0，充分整合資源，實現農業的智能化，無人化，農業生產過程可控具高效，不受自然環境約束。融通一二三產業，把工業產業鏈發展方式引入農業，發展‘第六產業”。

根據農業農村部消息，2019年全國農作物綜合機械率超過了70%，基本完成農業2.0階段的普及，農業生產效率有效提高。只有少部分偏遠地區仍處于傳統農業階段，機械化還沒有實現。農業3.0占全國15%左右，主要出現在經濟發達地區，依靠政府力量推動，進行積極探索。小范圍的產業園和研究所開始了4.0階段的探索。

現代信息技術的發展，使得人工智能在農業產業中嶄露頭角，為農業4.0時代的到來莫定了基礎。2016年，我國成立了智慧農業產業聯盟，農業技術科研工作越來越受到政府和社會重視，一系列高科技智能化運作技術研發成功，逐漸從實驗室走向農田，應用于智慧農業實際建設。我國農業4.0時代是完全數字化的時代，但是，2019年4月發布的《2019全國縣域數字農業農村發展水平評價報告》的結果顯示，2018年全國縣域數字農業發展水平僅為33%，生產經營數字化的水平只有18.6%。在推進智慧農業發展進程中，還有許多問題需要解決，需要政府的統籌規劃。

2 智慧農業概述

智慧農業是現代農業發展的最高階段，將最新科技信息技術與傳統農業深度融合，促進生產，經營和服務領域的智能化，實現農業信息感知，智能決策，推動農業產業鏈的全方位升級，使農業系統運轉更具效率，更精準，可追溯，可持續發展。2019年人工智能在農業應用對話交流活動中，農業農村規劃設計研究院的張輝院長提出，人工智能在現代農業中的應用就是智慧農業。現如今，智慧農業的發展還處于初級階段，尚不能全方位進行資源軟整合，智能化程度不高，有些生產過程還未能涉及，處于農業3.0到4.0的中間地帶。

智慧農業生產，需要精準控制各種原料的使用，針對不同農作物，控制培養環境，既充分利用現存的資源，又不會對環境造成污染。此外，借助物聯網，云計算等現代技術，還能追溯生產全過程，確保生產安全，給予消費者安心。通過使用人工智能裝備，還可以減少人工參與，大大提高生產效率。

3 AI助力農業產業升級

AI即人工智能，目前還沒有統一的定義，2019版的《人工智能安全標準化白皮書》明確提出，人工智能系統是利用一種數字計算機或者其他由計算機控制的機器來模擬、延伸和擴展人的智能，感知周圍環境、獲取相關知識并且使用，以獲得最佳結果的理論、方法、技術及應用的系統。發展人工智能的主要目的是使智能機器像人一般，會聽、會看、會說、會行動、會學習、會思考等。經過多年人工智能技術的探索和發展，人工智能的應用潛力巨大。目前世界主要國家都把人工智能作為國家發展戰略。

從2018年開始，阿里巴巴，騰訊等中國互聯網企業開始進一步涉足智能生產和農業。目前，人工智能在農業領域的應用主要分為生產性應用和經營性應用。基于機器視覺和圖像識別，AI可以從選種、土壤檢測、智能耕作等方面助力智慧發展，助推農業產業升級。

3.1 AI幫助選種

種子是起源，直接決定了作物的好壞，而這又取決于種子基因。依靠人工智能，可以對種子的基因進行掃描，選擇最優良的品種，根據各品種特性，給予最適合的生長條件，為高效高質生產提供保障。

3.2 AI檢測土壤

土壤為作物生長提供養料，不同作物對不同營養物質的需求不一樣，需要對土壤中相關成分進行測量，然后針對不同作物添加不等量的養分。放置傳感器收集土壤濕度，水分，含鹽量等數據，通過人工智能模型特殊的算法，得出結論，告知農戶土壤相關情況。

3.3 AI實時監控作物生長狀況

通過無人機巡視，不間斷拍攝植物生長狀態，各區域雜草情況，這些圖片傳輸到終端，基于圖像識別技術，利用機器的深度學習，采用特定的算法和模型，進行深度挖掘，提取圖片中的有效信息。不僅能了解作物的成熟情況，還能實現對作物病蟲害等問題的識別和監控，通過智能植物識別軟件，農戶上傳照片就能識別作物各種病蟲害，軟件會給出相應解決方案。

3.4 AI實現智能耕作

農業機器人模擬人的視覺功能，通過學習，能分析和判斷哪些是雜草需要清除，哪里需要澆水施肥，哪些作物已經成熟需要采摘。機器人會對實際情況做出判斷，然后自動做出反應。隨著數據收集越來越多，機器人作業效率更高，越來越少的人工參與到農業生產中，生產效率大大增加，實現精準種植，無人化種植。

4 AI+農業發展建議

發展智慧農業是一項民生工程，需要政府有限度的做好上層規劃設計。我國政府先后組織制定和出臺了《國家信息化發展戰略綱要》，《新一代人工智能發展規劃》等一系列上層產業政策規劃文件，提出了推動現代人工智能信息技術與新一代農業融合發展的戰略要求。目前，我國利用人工智能推動農業發展只是處于起步的初級階段，只在小范圍應用，屬于小規模實驗性質。為進一步促進入工智能與農業的融合應用，推進智橄農業的發展，提出以下建議。

4.1 進一步完善基礎設施，提升農業信息化水平

水利，交通，郵政等基礎設施需要進一步改善，為智慧農業的發展奠定基礎。人工智能決策需要數據支撐，網絡支撐，需要相應增加網絡方面的投資，保證網絡速率，為后期數據采集和傳遞打好基礎。建立健全信息共享平臺，逐步加大政府向社會數據開放程度，促進農業信息交流。此外，需要提升智能化設備的供給，提升傳感器的精確度和抗干擾性，便于農業數據精準采集。

4.2 加強相關人才培養，提升科研轉化效果

智慧農業還處于起步階段，還存在核心技術和裝備創新能力不足等問題，需要科研人員進一步努力攻克這些難關。一方面要加強科研經費投入，鼓勵高校培養農業與信息多學科交叉的人才，增加新鮮血液，加強人才培養和創新研究基地的融合，增強學生的實踐能力，引導學生畢業后繼續從事農業研究，加快實驗研發成果轉為民用。另一方面要組織成立專業人才培訓機構，提升一線農民專業能力，培養新型農業經營主體，讓他們學會相關知識，學會運用互聯網學習，學會操作現代智能裝備。

4.3 落實相關補貼，加強政府支持

不管是技術研發還是農戶購買智能裝備，都需要高額成本，政府需要完善相應的補貼政策并落實，減輕負擔，提升積極性，鼓勵AI與農業的融合研究，對有杰出貢獻的科研機構，員工和企業給予資金支持或稅收優惠。

5 結語

雖然現階段智慧農業發展仍處于初級階段，AI只能在特定的環境中應用，難以普遍推廣;但人工智能前景美好，相信通過廣大研究者的不斷努力，攻堅克難，在不遠的未來，人工智能將和農業現代技術更好的融合，促進農業智慧發展，為農業4.0打好堅實基礎。

[參考文獻]

[1]羅錫文.農業人工智能的應用和思考[J].中國農村科技，2019（05）：16-19.

[2]趙春江.智慧農業發展現狀及戰略目標研究[J].智慧農業，2019（01）：1-7.

[3]李道亮.農業4.0——即將到來的智能農業時代[J].農學學報，2018（01）：207-214.

[收稿日期]2020-04-16

[作者簡介]熊竟宏（1996-），女，四川廣安人，河南工業大學碩士研究生在讀，研究方向：農業管理;任新平（1970-），男，經濟學博士，河南工業大學經濟貿易學院副教授，研究方向：糧食經濟、現代物流。