生成式人工智能在數字鄉村規劃與設計中的應用研究

基金項目：福建省教育科學“十四五”規劃2022年度課題（FJJKGZ22-024）

作者簡介：陳旭林（1985-），男，碩士，講師。研究方向為藝術設計，數字媒體。

摘? 要：隨著城市化進程的加速，數字鄉村規劃和設計成為促進農村發展的重要手段。然而，這一過程面臨著許多復雜問題，如土地利用、基礎設施規劃和環境保護等。生成式人工智能（GAI）作為一種新興技術，具備強大的數據分析和模擬能力，為數字鄉村規劃和設計提供創新的解決方案。該文旨在綜述GAI在數字鄉村規劃和設計中的應用領域和方法，并探討其對鄉村發展的意義和潛力。通過深入了解GAI在數字鄉村規劃和設計中的實際應用，可以更好地推動農村發展，促進農村社區的可持續發展和提升居民生活質量。

關鍵詞：生成式人工智能；AI；數字鄉村規劃；數據分析；鄉村振興

中圖分類號：F323? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-9902（2024）01-0107-05

Abstract： With the acceleration of urbanization， digital rural planning and design has become an important means to promote rural development. However， this process is faced with many complex issues， such as land use， infrastructure planning and environmental protection. As an emerging technology， generative artificial intelligence （GAI） has powerful data analysis and simulation capabilities， and provides innovative solutions for digital rural planning and design. The purpose of this paper is to summarize the application fields and methods of GAI in digital rural planning and design， and to explore its significance and potential for rural development. Through in-depth understanding of the practical application of GAI in digital rural planning and design， we can better promote rural development， promote the sustainable development of rural communities and improve the quality of life of residents.

Keywords： generative artificial intelligence （GAI）; AI; digital rural planning; data analysis; rural revitalization

隨著城市化進程的加快和農村人口的流失，鄉村面臨著諸多問題，如人口老齡化、農業生產效率低下、基礎設施落后等。為了解決這些問題，國家提出了鄉村振興戰略，旨在推動農村經濟的發展和城鄉一體化的進程。數字鄉村建設作為鄉村振興戰略的重要組成部分，具有潛力引領鄉村發展邁向新的階段，并為其注入新的動力和發展方向。為了促進鄉村振興和農業現代化，黨和國家高度重視數字技術與數字經濟的良性發展，并借此推動“三農”發展。2018年中央一號文件首次將數字鄉村建設納入官方話語。2019年，《數字鄉村發展戰略綱要》確立了數字鄉村建設的“四步走”發展戰略規劃，對戰略目標與重點任務進行了詳細規劃。2021年《“十四五”國家信息化規劃》將數字鄉村發展納入了優先行動。2022年，《數字鄉村發展行動計劃（2022—2025年）》要求加快推進數字鄉村建設，充分發揮信息化驅動引領鄉村振興的作用。2021年以來，中國數字鄉村發展取得了顯著成效，涵蓋鄉村數字基礎設施、智慧農業、鄉村新業態新模式、鄉村數字化治理、鄉村網絡文化、鄉村數字惠民服務、智慧綠色鄉村和數字鄉村發展環境8個方面內容。2023年4月，中央網信辦、農業農村部、國家發展改革委、工業和信息化部、國家鄉村振興局聯合印發《2023年數字鄉村發展工作要點》，部署了強化糧食安全數字化保障等10個方面重點任務。這些政策和文件的出臺為數字鄉村建設提供了重要的政策支持和指導。

2022年11月30日，OpenAI正式發布了ChatGPT，這一創新引起了廣泛關注并取得了驚人的成績。僅僅2個月的時間，ChatGPT的用戶數量就超過了1億。與此同時，人工智能全球競賽（AIGC）和大模型等新概念也開始進入大眾的視野，并且備受關注。國內也緊跟其后，以百度、阿里等為首的眾多中國企業紛紛推出自己的大模型，據2023年5月在中關村論壇平行論壇“人工智能大模型發展論壇”上發布的《中國人工智能大模型地圖研究報告》顯示，200天時間，中國發布79個10億參數規模以上的大模型，這一系列的突破引發了對人工智能在各個領域應用前景的探討和期待。

截至2021年底，全國行政村通寬帶比例達到100%，5G網絡更是覆蓋了所有地級市城區、縣城城區和96%的鄉鎮鎮區，實現“縣縣通5G”。這為數字鄉村規劃和設計提供了良好的基礎設施支持。截至2021年6月，我國手機網民規模達10.07億，我國農村網民規模達2.97億，占網民整體的29.4%。中國智能手機的普及率已經達到了全球領先水平。生成式人工智能能夠很好地理解圖片內容，具有良好的語言處理能力，且可以通過手機APP的上傳和下載來與用戶進行交互，這本身就非常符合農民使用手機的習慣。低引進門檻和便捷的操作方式使得生成式人工智能能夠快速地應用于各類場景中，生成式人工智能對于鄉村現有的技術條件和受眾狀況具備良好的融入性，因此可以更好地滿足農民和農村地區的需求，這可以極大減輕地方基層在硬件基礎設施方面的負擔。

數字鄉村規劃和設計在當今時代具有重要的意義和價值，而生成式人工智能的嵌入將為數字鄉村規劃和設計帶來新的機遇。通過數字技術的賦能和社會價值的充分發揮，數字鄉村規劃和設計可以更好地服務于農民和農村地區的需求，提高農業生產效率和質量。同時，生成式人工智能與數字鄉村規劃和設計的關聯也為完善我國數字鄉村建設的理論知識體系提供了新的思路和方向，有助于引導生成式人工智能積極融入數字鄉村規劃和設計的實踐，推動鄉村振興的發展。因此，將生成式人工智能嵌入數字鄉村規劃和設計是值得深入研究和探討的重要課題，其實現具有現實可行性，可以促進數字鄉村建設的不斷發展和完善。

1? 數字鄉村規劃和設計基本內涵及其價值意蘊

隨著信息技術的不斷發展，數字鄉村建設已經成為了當前中國鄉村振興的重要戰略之一。數字鄉村規劃和設計作為數字鄉村建設的核心內容，具有重要的意義和價值。

1.1? 數字鄉村規劃和設計的基本內涵

數字鄉村規劃和設計是指利用數字技術手段，對農村地區進行信息化、智能化、網絡化的規劃設計。具體來說，數字鄉村規劃和設計包括以下幾個方面的基本內涵。

1.1.1? 信息化

通過互聯網、物聯網等技術手段，實現農村地區的信息資源共享和交流，提高信息的透明度和效率。

1.1.2? 智能化

利用人工智能、大數據等技術手段，對農村地區的生產、生活、管理等方面進行智能化改造，提高農村地區的生產力和生活質量。

1.1.3? 網絡化

通過建設農村寬帶網絡、智慧村莊等設施，實現農村地區的數字化、網絡化、智能化，為農村地區的發展提供有力支撐。

1.2? 數字鄉村規劃和設計的價值意蘊

數字鄉村規劃和設計具有重要的價值意蘊，主要體現在以下幾個方面。

1.2.1? 推動鄉村振興

數字鄉村規劃和設計可以促進農村地區的經濟發展和社會進步，推動鄉村振興戰略的實施。例如，通過建設智慧農業示范區、推廣農業電商等方式，可以提高農業生產效率和產品質量，增加農民收入。同時，數字鄉村規劃和設計還可以促進農村地區的文化傳承和創新，推動城鄉融合發展。

1.2.2? 促進農村經濟發展

規劃和設計數字鄉村可以為農村地區創造更多的經濟機會和發展空間，從而推動農村經濟的發展。例如，通過建設數字產業園區、推廣數字金融等方式，可以吸引更多的投資和人才進入農村地區，推動農村經濟的轉型升級。

1.2.3? 改善農民生活

數字鄉村規劃和設計可以為農民提供更好的生活條件和服務，改善農民的生活質量。例如，通過建設智慧醫療中心、推廣智慧教育等方式，可以提高農民的健康水平和文化素質。同時，數字鄉村規劃與設計還可以為農民提供更多的就業機會和創業機會，幫助他們實現自我價值和發展夢想。

2? 生成式人工智能的優勢

創造性生成：生成式人工智能通過學習大量的語料庫和多模態數據，能夠理解并總結數據中的模式、主題和特征。當沒有明確指導時，其可以生成全新的內容，這些內容不僅符合已知規律，還具有創造力和獨特性。例如，在藝術創作領域，生成式人工智能可以生成獨特風格的繪畫作品、寫作故事，甚至創作音樂等。其還能夠以一種創意的方式產生新的想法和作品，為人類創作者提供靈感和創作支持。

數據增強：生成式人工智能在許多任務中需要大量的標記數據進行訓練。然而，獲得足夠的標記數據是一項耗時且昂貴的任務。生成式人工智能可以通過生成額外的樣本來擴充有限的訓練數據集。通過學習已有數據的分布規律和特征，其可以生成與原始數據類似但又略有不同的樣本。這樣做有助于提高模型的泛化能力，使其能夠更好地處理新的輸入和場景。

缺失數據補充：在某些情況下，可能會遇到數據缺失或損壞的情況。生成式人工智能可以學習到數據的分布規律，并根據已有信息生成缺失的部分。例如，在圖像恢復中，如果一張圖像的一部分被損壞或缺失，生成式人工智能可以通過學習已有圖像的特征和結構，預測并生成缺失的圖像部分。這種能力對于數據修復、恢復和完整性保護非常有用，可以幫助人們恢復丟失的信息。

多模態生成：生成式人工智能不僅限于處理文字輸入，還可以處理圖像、音頻等多種類型的輸入數據。其能夠將不同模態的數據進行融合和生成，從而實現跨模態的內容生成和轉換。例如，在圖像描述任務中，其可以將一張圖像轉換成相應的文字描述；反過來，在圖像生成任務中，其可以根據文字描述生成對應的圖像。這種多模態生成的能力使得生成式人工智能在圖像識別、自動圖像字幕生成、語音合成等領域發揮重要作用。

風格遷移和轉換：生成式人工智能能夠學習不同樣式或風格的數據分布，并將其應用于新樣本的生成過程中。例如，在藝術創作領域，其可以學習到不同藝術家繪畫作品的風格，并將這些風格應用于生成新的圖像。這種能力使得生成式人工智能具備了藝術創作、圖像編輯等方面的潛力。其可以幫助人們以獨特的方式表達自己、轉換不同的藝術風格或進行個性化的內容生成。

創意輔助：生成式人工智能可以作為創作者的合作伙伴，為創意提供靈感和輔助決策。通過學習已有的數據，其可以生成多樣化的創意輸出并提供給創作者予以參考。例如，在設計領域，其可以生成多個創意的圖案，幫助設計師探索不同的設計方向；在音樂創作中，其可以生成創新的旋律或和弦序列，為音樂家提供新的音樂片段。生成式人工智能能夠擴展創作者的想象力，并促進他們在創作過程中作出更有創意的決策。

3? 生成式人工智能在數字鄉村規劃和設計中的應用價值

生成式人工智能在數字鄉村規劃和設計中的應用，包括地理數據分析與預測、空間布局優化、智能建筑設計、社區參與和決策支持，以及環境保護與可持續發展。這些應用價值將為規劃者和設計者提供科學依據和決策支持，促進鄉村地區的繁榮和可持續發展。

地理數據分析與預測：生成式人工智能可以通過深度學習和模式識別技術，對大量的地理數據進行分析和預測。這些數據包括地貌、氣候、土壤等信息。通過對這些數據的學習和分析，AI可以提供有關鄉村地區特點的重要參考，如地形起伏情況、氣候變化趨勢、土地利用狀況等。這有助于規劃者了解鄉村地區的潛力和限制，為規劃和設計提供科學依據。

空間布局優化：生成式人工智能可以利用多種算法和模型，對鄉村規劃中的空間布局進行優化。AI可以綜合考慮不同因素的權衡，如居民分布、基礎設施布局、生態環境保護等。通過分析和模擬不同配置方案，生成式人工智能可以為規劃和設計者提供最佳的空間布局方案。這將有助于提高鄉村地區的整體效益和可持續發展。

智能建筑設計：生成式人工智能可以應用于鄉村建筑設計中。其可以通過學習和分析大量的建筑數據和設計方案，生成多種鄉村建筑設計方案。AI可以考慮到不同要求和約束條件，如土地可利用面積、建筑材料、功能需求等，并生成符合條件的設計方案供設計者選擇。這將大大提高設計效率，減少設計周期，并且可以滿足不同用戶的需求。

社區參與和決策支持：生成式人工智能可以用于模擬和預測鄉村規劃方案對社區的影響。其可以模擬人口流動、交通狀況、噪聲分布等因素，以幫助規劃者更好地了解規劃方案對居民的影響。同時，AI可以為參與決策的居民提供更多參考信息，包括不同方案的優缺點、可能的風險和利益等，使決策更加科學和公正。

環境保護與可持續發展：生成式人工智能結合環境數據和模型，可以為鄉村規劃和設計提供環境保護和可持續發展方面的建議。通過分析生態系統的運行狀態、資源利用情況等，AI可以幫助規劃者在保護自然環境的前提下進行規劃與設計。其可以評估不同方案對生態環境的影響，提供保護措施和可持續發展策略，從而實現鄉村的可持續發展。

4? 生成式人工智能在數字鄉村規劃和設計中存在的問題與應對策略

在數字鄉村規劃和設計中，雖然生成式人工智能（GAI）有許多潛在的應用和優勢，但也面臨數據質量和可靠性、缺乏人類創造力和主觀性、可解釋性和透明度、社會和文化因素考慮不足等問題，面對這些問題可以采取以下應對策略。

4.1? 數據質量和可靠性

對輸入數據進行清洗和預處理，去除錯誤和不可靠的數據，確保數據的質量和準確性，綜合利用來自多個可靠數據源的信息，以提高數據的可靠性和全面性。

4.2? 缺乏人類創造力和主觀性

將GAI作為設計工具與人類設計師進行協同設計，結合人類的創造力和主觀性，生成更富有創意和獨特性的方案，在GAI的模型中引入設計約束和規范，以確保生成的方案符合特定的設計標準和要求。

4.3? 可解釋性和透明度

盡可能采用可解釋性強的AI技術，如決策樹、規則推理等，使生成的結果更易于理解和解釋，將GAI生成結果的過程記錄下來，并通過可視化手段展示，以便規劃者和決策者能夠了解生成結果的生成過程和依據。

4.4? 社會和文化因素考慮不足

在GAI生成方案的過程中，邀請社會科學專家參與，提供對社會和文化因素的專業意見和建議，確保輸入數據具有多樣性和代表性，涵蓋不同社會和文化背景，以減少生成結果的偏見。

舉例來說，假設一個鄉村規劃項目中使用GAI生成空間布局方案。問題可能在于輸入數據的完整性和準確性，比如土地利用數據和基礎設施分布數據。為解決這個問題，策略可以是對數據進行清洗和預處理，去除錯誤和不可靠的數據，并綜合多個可靠數據源的信息。此外，由于GAI缺乏人類設計師的創造力，可以引入人機協同設計的方式，將GAI作為設計工具與人類設計師協同工作，結合人類主觀性和創造力，生成更富有創意和獨特性的方案。

5? 生成式人工智能在數字鄉村規劃和設計中的路徑支持

5.1? 提高數據信息的價值實現能力

為提高數據信息價值實現能力，政府要推進農村數據信息基礎設施建設，形成全天候、多領域的數據收集網絡。通過選聘專職人員與村干部兼職相結合，加強數據收集隊伍建設，與收集技術設施相輔相成。同時，需要制定數據采集標準規范，加強標準化業務流程的推廣和培訓，提高數據信息質量，消除數據壁壘。另外，要整合不同部門的工作數據，建立高標準的大型數據庫，并做好數據保護工作，健全數據更新確認機制，及時發現和糾正錯誤和漏報。

為了促進數據信息的多領域應用，村干部應以村民需求為導向，利用數據信息進一步加強鄉村公共服務水平，更好地關注并滿足村民的個性化需求。在鄉村經濟產業發展方面，可以廣泛應用數據信息到農業經營管理的全流程中，幫助經營主體實時監控農作物生長，并結合數據信息進行水肥料和農藥的精準配比與投放，以保證農作物的穩定生長并增加產出。此外，數據信息還有助于農業經營主體對農業市場價格趨向、產銷情況和物料成本等信息做出預測，幫助其進行決策。透明、真實、準確的數據信息公開是村民進行民主監督的重要前提。在村莊公共事務和公共財政方面，村干部應利用便捷的數字媒介轉變工作方式，及時公開公共事務并接受群眾監督。及時而充分的數據公開有助于減少干群之間的信息不對稱，吸引村民參與并重塑村莊的公共性。

5.2? 促進數字農村建設共同體的形成

數字農村建設需要政府和農村主體力量共同參與，其中關鍵是提高農村居民的數字素養。政府可以與企業、大學合作，定期舉辦村干部數字技能培訓班，設定合格標準和結業考核，將數字素養與職位資格及業績聯系起來，推動村干部不斷提高數字技能。此外，還可以開設農民訓練班，為村民提供通用的數字技術能力培訓，并引導和幫助村民安裝和應用數字技術。同時，重點培養高素質職業農民和電子商務人才，增強農業數字化經營能力。

在推進數字農村建設的過程中，要注重數據保護和網絡信息安全，加強法律宣傳和普法教育，引導村民形成數據安全，個人信息保護和防詐騙意識。此外，政府要制定完善的政策支持體系，優化創新創業環境，吸引外來數字化人才到農村。探索數字技術特派員或指導員制度，建立數字農村專家工作室和實習培訓基地，促進人才下鄉工作。此外，還可以結合數字農村建設的需要，定期選派人才到農村，并通過定向選聘大學生村干部等方式，吸引對口人才到農村工作。這些措施將有助于促進數字農村建設的發展。

5.3? 加大對農村科技創新的投入

加強農村科技創新，優化農業科技布局。建立政府、科研機構、企業、金融資本和社會力量等各方面參與、共享利益、協同高效的農業科技體系。加強核心技術創新整合，持續加強現代農業產業技術體系，推廣體系，產業科技創新中心和聯盟建設，推進綠色投入品試制，資源高效利用，智能農機裝備等領域整合創新。夯實基礎性和長期性科學技術工作，建設種質資源收集保存倉庫和農業科技研究工作站，更好地開展基礎性和長期性研究工作。

搞好農村信息基礎建設。政府要盡快制定出臺5G等尖端科技農業應用的補貼和優惠政策，鼓勵運營企

業和互聯網企業等各方共同參與智慧農業示范區建設。將物聯網（Internet）、大數據（Big data）、區塊鏈（Block chain）、人工智能（AI）和5G等現代信息技術應用到整個農業產業鏈上，實現農業生產的智能化。

6? 結束語

我們需要超越技術決定論和技術至上主義的框架，更加重視技術與社會的互動和關系的構建。科技畢竟是人類創造出來的工具，根據人類使用的方式不同，其作用也會不同。數字鄉村的建設是人類的實踐，我們需要在結構上嵌入技術，創造更多的可能性空間來發揮功能。任何技術都無法單獨解決數字村的問題。高估某項技術的功能是錯誤的。雖然人們擔心人工智能對社會產生的影響，但人工智能畢竟是人類賦予的，有其范圍和界限。人類有選擇和創造符號的能力，面對新技術的出現，我們應該保持審慎和包容的態度，始終把技術引導到健康、有序的發展軌道上來。

參考文獻：

[1] 中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發《數字鄉村發展戰略綱要》[J].新疆農墾科技，2019，42（7）：55-57.

[2] 《中國數字鄉村發展報告（2020年）》發布[J].農業工程技術，2020，40（33）：12-13.

[3] 蔣洪杰，歐陽曦.《中國數字鄉村發展報告（2022年）》發布[J].鄉村科技，2023，14（4）：2.

[4] “十四五”國家信息化規劃發布[J].現代教育技術，2022（1）：15.

[5] 十部門印發《數字鄉村發展行動計劃（2022—2025年）》[J].鄉村振興，2022（2）：20-21.

[6] 張凌寒.深度合成治理的邏輯更新與體系迭代——ChatGPT等生成型人工智能治理的中國路徑[J].法律科學（西北政法大學學報），2023（3）：38-51.

[7] 崔海洋.生成式人工智能在園林中的應用[J].現代園藝，2023，46（16）：126-128.

[8] 王茂福，嚴雪雁.生成式人工智能賦能數字鄉村建設：應用價值、現實梗阻與路徑支持[J].深圳大學學報（人文社會科學版），2023，40（4）：87-96.

[9] 李麗莉，曾億武，郭紅東.數字鄉村建設：底層邏輯、實踐誤區與優化路徑[J].中國農村經濟，2023（1）：77-92.

[10] 王亞華，李星光.數字技術賦能鄉村治理的制度分析與理論啟示[J].中國農村經濟，2022（8）：132-144.

[11] 黃博.數字賦能：大數據賦能鄉村治理現代化的三維審視[J].河海大學學報（哲學社會科學版），2021，23（6）：28-36，43，110.

[12] 陳建民，石璨.構建開放式高職人才培養新模式的幾點思考——以高職院校培養農村技術技能人才為例[J].湖南科技學院學報，2023，44（2）：91-95.