中英智慧農場科技創新合作現狀和建議

文|王振忠 魯淼 盧兵友

當前， 新一代信息技術正加速向農業領域融合滲透，邁入以數據、信息和知識為核心要素的智慧農業時代， 發展智慧農場已成為發達國家搶占農業科技競爭制高點， 推進農業高質量發展的共識。 智慧農場是指在一定的土地生產經營規模條件下，系統有機組合智慧農業技術，實現農場適度生產經營管理服務的數字化、網絡化、智能化的農場生產方式。 英國作為智慧農場應用實踐較早的國家之一，在推動農業物聯網、5G、農業大數據、農業機器人等重大科技成果研發和轉化落地方面取得了積極進展。 近年來，為推動中英農業科技創新深入合作， 科技部圍繞中英智慧農場涉及的信息感知、智能大數據、智能機器人及智慧農業戰略與發展模式等方面與英國開展了系列合作， 取得了一定成效， 為全球智慧農場發展作出了貢獻。 由此，深度推進中英智慧農場國際科技合作，對于加強兩國農業合作， 推動雙方引領全球智慧農場發展具有重要意義。

英國智慧農場發展優勢與未來發展趨勢

英國是最早實現工業化的發達國家之一，其農業逐漸形成了以經營規模化、 生產機械化、技術集成化、農民職業化為特征的現代農業發展模式。2013 年，英國發布了“農業技術戰略”，提出一系列關于大數據、機器人和人工智能在農業領域發展的管理改革措施，并建立了農業信息技術與可持續發展指標中心、 作物健康與保護中心、牲畜卓越創新中心、 農業精準工程創新中心等機構，屬于較早對發展智慧農場進行戰略部署的國家之一。

目前，英國已開展了多個智慧農場應用示范項目，從信息感知、智能決策、智能控制、5G 傳輸以及合作創新等方面全方位提升了英國農場的智慧化水平，優勢領域初步形成。 一是廣泛應用以傳感器為核心的智能感知設備，促進信息技術與種養技術有機融合。 英國智慧農場普遍利用傳感器結合全球定位系統、個體標識技術和無線網絡傳輸技術實現對農場內部生命體及環境指標的實時感知和監測監控， 推動傳感技術與英國農業生產技術深度融合。 二是積極發揮專家系統、智能控制系統在精準作業的作用，推動實現信息化與農機、農藝的深度融合。 英國圍繞農業機器人和農業環境控制系統開展了農業精準作業研發，并在農場進行了大批量應用，取得了良好效果。 三是超前部署5G 無人農場。通過商業競賽項目的形式開展農村5G 試點建設工作，利用5G 網絡高速的傳輸速度，智能農業設備和服務器之間的通信能力和網絡承載能力得到極大加強，為解決大規模生產人力監管難等問題提出了解決方案，提高了農業生產的效率和效益。 四是通過完善的質量安全追溯體系確保農產品質量安全。英國自2000 年開始在歐盟法律框架下設立了覆蓋全國的食品溯源體系——強制標識計劃。在這一體系中，食品生產和供應鏈條上所有環節都要有詳細記錄，政府食品安全檢查機構有權隨時抽查和調閱相關記錄。 食品溯源體系已成為英國本土農產品與海外農產品競爭的核心優勢之一。

未來，英國智慧農場的發展將呈以下趨勢：一是5G 技術應用的范圍和領域將進一步拓展，逐漸成為智慧農場的核心基礎設施； 二是進一步加大農業無人自主控制前沿技術的開發與創新應用，推動智慧農場朝無人化方向發展； 三是更加突出綠色可持續的產業發展方式， 進一步加快數據驅動的精準農業研發應用， 利用智慧農業技術推動農業綠色發展。

我國智慧農場發展現狀與技術需求

近年來，我國順應數字時代趨勢，先后出臺了一系列與智慧農場相關的戰略部署， 加快了數字技術向農業農村領域滲透， 為解放農業勞動生產力、提高農業生產率、提升農業質量效益與產業競爭力作出了重要貢獻。

我國智慧農場發展呈現以下特點：一是重視信息采集，通過傳感器、高清攝像頭等設備對農場環境指標進行智能監測，實現了農業生產環境的全程智能監管，且應用范圍已由簡單的農田氣象自動感知向動植物生長環境（如土壤環境、水體環境、氣體環境等）多源信息智能感控轉變。 二是搶抓5G 機遇，截至2020 年3 月，我國已完成5G 基站建設19.8 萬個， 各地已探索出禾豐無人農場、烏鎮5G 智慧農場等5G 典型應用模式，5G農業應用場景逐漸由農業生產物聯網向AI 精準種養、農機自動化、農業機器人、農業無人機植保、農業大數據服務、農產品流通溯源等場景拓展。 三是實施“機器換人”，積極探索智慧農場的研發與應用，華南農業大學、京東數字科技、阿里巴巴等多家機構紛紛部署農場生產與管理領域的無人化技術與裝備， 推動了無人大田農場、無人漁場、無人豬場等新業態的發展。 四是積極發揮數據要素作用，綜合利用各種數據、信息、知識和模型， 構建基于大數據的農場管理信息化平臺，有效推動了農業生產管理和經營決策的智能化轉型。

未來， 我國智慧農場存在以下技術需求：一是亟需加快推動農用傳感器等感知技術的自主創新，推動我國智慧農場基礎信息感知技術裝備的國產化，實現感知技術安全可控。 二是亟需加快研制準確性高的動植物模型與智能決策系統，支撐農場生產管理按需決策控制。 三是亟需加快建立高效、低成本的天空地信息獲取系統，推動實現大數據輔助農業生產方案選擇、 投入品決策、裝備智能控制、供應鏈管理等農業決策。 四是亟需加快發展多功能系統集成的農機智能裝備技術，拓寬無人自主作業系統在種養業的覆蓋領域， 加快搭建全生命周期智慧化應用閉環體系，真正實現智慧農場的無人化、智能化、數字化。

中英智慧農場未來合作重點

依托中英聯合科學創新基金和中英農業旗艦挑戰計劃，中英雙方已經通過聯合研究、示范工程以及共建聯合實驗室、聯合中心等形式，在智慧農場、 精準農業、 機器人遙感等領域開展了務實合作，取得了系列成果。 隨著新一代信息技術將農業生產全過程連接成為有機的整體系統， 未來中英智慧農場應主要圍繞農業發展方式智慧化、 農業生產技術精細化、農業發展環境綠色化、農業生產運行系統化、 農產品質量優質化以及農業發展資源可持續化開展合作交流， 共同推動中英兩國智慧農業經濟的快速發展。

聯合開展智慧農場關鍵技術裝備研發， 實現智慧農場技術協作創新。 一是攻克智慧農場信息感知核心關鍵技術， 建立多時空尺度的信息感知體系，積極發展農業高分系列衛星、北斗衛星和國際其他衛星資源，推動農（牧）場信息的高效獲取。二是突破智能決策系統基礎理論瓶頸， 深化大數據和人工智能在智能決策系統中的應用。 三是加強農機裝備智能化技術研發與集成應用， 建設形成高速率和高精度信息耦合傳輸的無人化智慧農場， 實現基于計算機自主控制的農業生產和管理模式，全面推動農業生產向無人化發展。

聯合推進智慧農場標準規范體系， 促進智慧農場規范有序發展。 一是加快建立數據采集、傳輸、集成應用等智慧農場基礎技術標準規范，重點開展包括農場生產信息采集標準、 數據處理與接口標準、農業人工智能系統開發標準、集成應用標準與規范等在內的中英兩國共同認可的國家、行業標準規范制定。 二是加快研制智慧農場建設標準，建設監督評估體系，定期開展針對智慧農場的監測考量評價。 三是建立配套軟硬件產品質量檢測中心，規范市場準入，保障智慧農場健康發展。

深化大數據、區塊鏈、人工智能等技術在農場中的應用，提升農場管理智能化水平。 一是深化大數據在智慧農場生產場景中的應用， 從農業設施資源規劃、日常農事管理、作物生長監控等多個方面建立基于大數據的智慧農場智能控制管理模式。二是協作共建智慧農場市場化經營管理平臺系統，提升智慧農場數字化經營管理能力，推動中英智慧農業貿易流通的市場化進程。 三是打造“區塊鏈+”智慧農場生產模式，實現農業物聯網設備自我維護管理，降低云端控制的后期使用和維護費用。

推進中英智慧農場科技創新合作的有關建議

未來， 隨著中英在農業領域合作交流的進一步加深， 建議兩國通過出臺相關政策豐富智慧農場合作方式，加快建立智慧農場合作長效機制，分階段、分層次、分領域梯次推進中英智慧農場科技合作，攜手提升兩國智慧農場發展水平，引領全球智慧農業發展。

豐富中英智慧農場合作方式。 一是設立相關的農業國際化合作交流機構。 建立完善的從政府到民間高效配合的農業合作組織機構， 為中英兩國農業對外經濟合作提供市場信息和管理服務，深入挖掘中英兩國農業合作的潛在市場。 二是推進農業科技產業園區合作。 充分發揮兩國海外園區建設經驗以及產業集中、規模大、易形成產業鏈等優勢，擴大海外農業科技產業園區合作，推動農業科技合作成果轉化，打造中英農業發展新平臺。三是創新農業管理合作協作機制。 通過設立聯席會議辦公室由政府機構或農業機構對合作事務進行監督管理，建立嚴密的聯絡負責人制度，定期召開會議制定雙方農業科技合作宏觀方向， 同時明確所有合作參與方(部門、機構、單位等) 的職責，協調分工，防止資源分配不均或浪費現象。

加快建立中英智慧農場合作長效機制。一是推進中英智慧農場科技合作重大平臺建設。 以農業高端傳感器芯片、農業大數據、農業自主無人控制系統等關鍵技術研發為突破， 充分整合中英雙方資源、技術和人才優勢，打造一批涵蓋基礎創新、公共服務、 成果轉化等關鍵環節的智慧農場聯合實驗室、聯合研究中心、技術轉移中心和技術示范基地，努力建成多層次、全方位的友好合作格局。 二是建立中英智慧農場科學家聯盟。 積極聯合兩國政府、高校、科研機構和企業力量，集中組建高層次科學家團隊，搭建密集的科學家智庫、論壇等，促進前沿科學技術與智慧農業產業融合發展。 三是促進智慧農場信息共享。 圍繞智慧農場數據組織邏輯、數據時空拓撲、數據規整重構等技術開展攻關，協作共建形式多樣、數據共通、標準一致、相互認可的中英智慧農業種植養殖大數據管理平臺系統和數據學習專用模型， 推進智慧農場創新技術的雙向轉化。四是成立中英智慧農場發展基金。 創新雙方產融結合合作模式，以專業化和市場化運作聚集中英社會資本，重點支持智慧農場標準化建設、智能農機裝備購置與智慧農業技術系統開發應用等，拓寬兩國智慧農業產業融資平臺，解決農場融資難題，進一步提升中英智慧農場建設整體發展水平。

梯度推進中英智慧農場國際科技合作。 一是進行頂層設計，系統謀劃合作框架，加快打造中英智慧農場建設“共同體”。以高起點謀劃、高水準規劃、高層次建設、高品質發展為核心思想，以關鍵技術創新和產業新業態培育為導向， 根據雙方實際發展情況和階段性特征制定中英智慧農場合作框架體系和任務清單，協調推進落實，保障雙方合作銜接有序和相互促進。 二是加快組織國際科技合作計劃，明確分階段合作重點領域與優先方向。針對當下關鍵科學挑戰開展協同攻關和應用示范，瞄準農場生產經營的“數據+ 算法+ 算力”，緊扣“新基建”農業場景應用落地，重點關注基于5G 的智慧農場聯合研發與示范、農業機器人聯合研究、農產品質量安全溯源關鍵技術聯合開發、農業大數據與智慧種養循環農業聯合開發與示范五大領域，推動中英智慧農場深度協同發展。三是分階段梯度推進中英智慧農場建設。 結合目前智慧農場發展階段和實際需求， 強化智慧農場技術集成研究與應用， 有序推進信息技術與智慧農場全產業鏈融合。