趙春江，楊信廷，李 斌，李 明，閆 華

（北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心/國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點實驗室，北京100097）

0 引言

自1946年世界上第一臺電子計算機“電子數(shù)字積分 計 算 機 ”(ENIAC，Electronic Numerical And Calculator)在美國賓夕法尼亞大學(xué)問世以來，人類社會開始進入信息時代。信息技術(shù)的發(fā)展給各行各業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。信息科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)的相互滲透也深刻影響著農(nóng)業(yè)科技發(fā)展，催生了一門新興交叉學(xué)科即農(nóng)業(yè)信息技術(shù)。

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的內(nèi)涵隨著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而不斷更新，廣義上可以定義為基于計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、電子信息技術(shù)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究開發(fā)的，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和服務(wù)等各領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品。

回顧美國、歐洲、日本、韓國等發(fā)達國家農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了4個階段。第一階段是20世紀50—60年代開展的，以科學(xué)統(tǒng)計計算為主的農(nóng)業(yè)計算機應(yīng)用；第二階段是20世紀70—80年代開展的數(shù)據(jù)處理、模擬模型和知識處理的研究，典型代表技術(shù)為農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)；第三階段是20世紀90年代—21世紀初以網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)、3S[遙感技術(shù)(Remote Sensing，RS)、地理信息系統(tǒng)(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系統(tǒng)(Global Positioning Systems，GPS)]技術(shù)、智能控制等應(yīng)用為主的全面信息化時期，典型代表技術(shù)為精準農(nóng)業(yè)技術(shù)；第四階段是2008年以來物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，典型代表技術(shù)為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)。世界農(nóng)業(yè)發(fā)展和國內(nèi)外信息技術(shù)實踐經(jīng)驗表明，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、精準作業(yè)技術(shù)與裝備、農(nóng)業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)成為重要的農(nóng)業(yè)投入品，能顯著提高農(nóng)業(yè)資源利用率、土地產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)經(jīng)營管理水平。

站在新時代的起點，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，加快推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，仍然面臨著誰來種地、怎樣把地種好的重大問題，面臨著質(zhì)量效益不高和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)國際競爭力不強等嚴峻挑戰(zhàn)?；仡欉^去，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)為引領(lǐng)和支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了強有力的科技支撐，展望未來，新一代人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)技術(shù)已成為中國未來一段時期的發(fā)展重點。有鑒于此，筆者對中國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展進行回顧和展望，與農(nóng)業(yè)信息技術(shù)界的同行進行交流，以繼續(xù)促進國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展，加快建立信息化主導(dǎo)、生物技術(shù)引領(lǐng)、智能化生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。

1 中國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展回顧

中國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究起步晚，但與世界農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展相比，大致也經(jīng)歷了4個階段。第一階段為20世紀為70年代末—80年代初，主要是以電子計算機作為工具和手段，開展農(nóng)業(yè)科學(xué)統(tǒng)計計算、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)處理等農(nóng)業(yè)計算應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的萌芽期（農(nóng)業(yè)信息技術(shù)1.0時代）；第二階段為20世紀80—90年代，主要是以數(shù)據(jù)庫建設(shè)和計算機軟件開發(fā)為主，開展農(nóng)業(yè)數(shù)字模型與模擬、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)知識/信息處理等研究與應(yīng)用，其中最具代表性和影響力的技術(shù)為農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的成長期（農(nóng)業(yè)信息技術(shù)2.0時代）；第三階段為21世紀初—2010年前后，主要是以網(wǎng)站信息服務(wù)、計算機軟件及電子產(chǎn)品開發(fā)為主，開展農(nóng)業(yè)3S技術(shù)、農(nóng)業(yè)知識/信息服務(wù)、大田精準農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)自動化控制等研究應(yīng)用，其中最具代表性和影響力的技術(shù)為數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)和精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的成熟期（農(nóng)業(yè)信息技術(shù)3.0時代）；第四階段為2011年至今，主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及新一代農(nóng)業(yè)人工智能技術(shù)的發(fā)展，可以稱之為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的4.0時代。

1.1 農(nóng)業(yè)信息技術(shù)1.0階段（1978—1985年左右）

1978年5月7日，《人民日報》發(fā)表題為《開展農(nóng)業(yè)科研工作刻不容緩》的社論，指出“要積極開展原子能、遙感和電子計算機等新技術(shù)在農(nóng)、林、牧、漁方面應(yīng)用的研究，不斷提高研究水平。”從而開啟了中國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的序幕?！督K農(nóng)業(yè)科技》1978年第5期發(fā)表了題為《電子計算機與農(nóng)業(yè)科學(xué)》的綜述性文章，回顧和展望了電子計算機在農(nóng)業(yè)育種數(shù)據(jù)處理分析、氣象與病蟲預(yù)測預(yù)報、農(nóng)業(yè)模擬試驗、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)快速測量、動物營養(yǎng)估計與遺傳控制、大型溫室與人工氣候室環(huán)境控制，以及農(nóng)業(yè)區(qū)劃和情報檢索等方面的應(yīng)用，這是國內(nèi)較早系統(tǒng)介紹和分析農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的文章。

此后，開封計算技術(shù)研究所的李莉[1]利用計算機對農(nóng)業(yè)試驗數(shù)據(jù)進行了方差分析的驗證工作，南京農(nóng)學(xué)院劉正華[2]利用計算機編制了測定計算遺傳距離和聚類分析的程序。從1983年起，相關(guān)學(xué)者先后探索了利用電子計算機進行農(nóng)業(yè)產(chǎn)量預(yù)測[3]、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)管理與分析[4]、農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報[4-5]、飼料配方計算[6-7]、農(nóng)業(yè)機械選配[8]、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地域類型劃分[9]、農(nóng)業(yè)氣候模擬[10]、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)處理[11]等方面的應(yīng)用，計算機從此成為農(nóng)業(yè)科研人員的重要工具。

1.2 農(nóng)業(yè)信息技術(shù)2.0階段（1985—2002年左右）

基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜业钠惹行枨笠约皣廪r(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的成功經(jīng)驗，使得國內(nèi)學(xué)者開始關(guān)注農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。中科院合肥智能機械研究所是國內(nèi)較早開展農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)的單位，研制的小麥施肥專家咨詢系統(tǒng)[12]在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，此后國內(nèi)學(xué)者陸續(xù)開發(fā)了生物育種[13]、小麥赤霉病預(yù)報[14]、水稻推薦施肥[15]、小麥條銹病流行程度趨勢預(yù)測[16]、麥田一代粘蟲測報[17]、飼料配方[18]、區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)劃[19]、稻縱卷葉螟管理[20]、棉花管理[21]、黃瓜病害診斷與防治[22]、果樹害蟲識別及防治[23]、冬小麥苗情診斷[24]、池塘高產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)計[25]、甜菜生產(chǎn)[26]、小麥綜合管理[27]、雞常見疾病診斷[28]、奶牛線性外貌評定[29]等一系列農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。1996—2002年國家“863”計劃持續(xù)在全國開展以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為核心的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用示范工程建設(shè)，這段時間農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)技術(shù)取得了2項重大突破，一是出現(xiàn)了開發(fā)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的平臺工具[30-33]，使農(nóng)業(yè)技術(shù)人員不需要掌握軟件開發(fā)知識就可以開發(fā)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，加速了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在不同地區(qū)、不同農(nóng)業(yè)動植物種類中的開發(fā)應(yīng)用；二是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的運行環(huán)境實現(xiàn)了由單機版向網(wǎng)絡(luò)版、移動終端版等多種環(huán)境的轉(zhuǎn)變[34-38]，加大了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的推廣應(yīng)用規(guī)模。在此基礎(chǔ)上，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)技術(shù)先后在全國23個省級示范區(qū)大面積推廣應(yīng)用，取得了重大的社會經(jīng)濟效益，形成了中國特有的“電腦農(nóng)業(yè)”，并于2003年12月獲得世界信息首腦峰會大獎(World Summit Award)。

1.3 農(nóng)業(yè)信息技術(shù)3.0階段（1996—2010左右）

從1996年開始，繼農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)之后，有2個詞可以作為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的符號，一個是“Precision Agriculture”（精準農(nóng)業(yè)），一個是“Digital Agriculture”（數(shù)字農(nóng)業(yè)），代表了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域2個各有側(cè)重點的技術(shù)方向，并一直沿用至今。

“Precision Agriculture”是20世紀80年代初期從發(fā)達國家開始逐步發(fā)展起來的以信息技術(shù)和智能農(nóng)機為支撐的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。關(guān)于“Precision Agriculture”，國內(nèi)有3種翻譯，即“精準農(nóng)業(yè)”、“精確農(nóng)業(yè)”和“精細農(nóng)業(yè)”。1996年，《科技潮》雜志介紹了國外的精確農(nóng)業(yè)技術(shù)，隨后多名學(xué)者[39-43]相繼撰文介紹或展望精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，1998年7月中國農(nóng)業(yè)大學(xué)成立精細農(nóng)業(yè)研究中心，開始布局精準農(nóng)業(yè)技術(shù)研究。1999年，原國家計委正式批準北京市建設(shè)國家精準農(nóng)業(yè)研究示范基地，同年，北京市率先成立農(nóng)業(yè)信息技術(shù)專業(yè)研發(fā)機構(gòu)——北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心。從1999年開始，國內(nèi)學(xué)者[44-46]開始探索精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的研究與實踐，GPS 技 術(shù)[47-49]、GIS 技術(shù)[50]、遙感技術(shù)[51-52]等逐步應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，到2003年，初步形成了以變量施肥技術(shù)[50,53-55]、精準灌溉技術(shù)[56]、信息獲取技術(shù)[57]、信息處理與決策系統(tǒng)[58-59]等為主的中國精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。2003年，由北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心（國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心）建設(shè)的國家精準農(nóng)業(yè)研究示范基地（位于北京市昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)）也初步建成，奠定了國內(nèi)實施精準農(nóng)業(yè)的技術(shù)和實踐基礎(chǔ)。

“Digital Agriculture”一詞來源于“Digital Earth”（數(shù)字地球）。美國前副總統(tǒng)戈爾1998年1月在加利福尼亞科學(xué)中心開幕典禮上發(fā)表了題為《數(shù)字地球：認識二十一世紀我們所居住的星球》的演說，首次提出“數(shù)字地球”概念。前期國內(nèi)對于“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的認識[60-61]，與對精準農(nóng)業(yè)的認識基本相同。2001年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的高亮之[62]較早、較系統(tǒng)闡述了“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的內(nèi)涵和技術(shù)體系，提出了數(shù)字農(nóng)業(yè)是“農(nóng)業(yè)過程的全面數(shù)字化（包括各種因素的數(shù)字化和各種過程的數(shù)字化）”的觀點，認為農(nóng)業(yè)模型是數(shù)字農(nóng)業(yè)的科學(xué)基礎(chǔ)與核心技術(shù)。2003年3月，科技部在北京召開了“數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息化”研討會，會議內(nèi)容涵蓋了“精準農(nóng)業(yè)”、“虛擬農(nóng)業(yè)”、“智能農(nóng)業(yè)”和“網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)”等核心技術(shù)內(nèi)容。

“十一五”期間(2006—2010)，科技部先后在“863”計劃現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中設(shè)立了“數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)專題”和“精準農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備”重大項目，在國家科技支撐計劃中先后啟動了“現(xiàn)代農(nóng)村信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”重大項目和“西部民族地區(qū)電子農(nóng)務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”、“村鎮(zhèn)數(shù)字化管理關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”等一批重點項目，國內(nèi)相關(guān)單位重點圍繞農(nóng)業(yè)生物-環(huán)境信息獲取與解析技術(shù)、農(nóng)業(yè)過程數(shù)字模型與系統(tǒng)仿真技術(shù)、虛擬農(nóng)業(yè)與數(shù)字化設(shè)計技術(shù)、農(nóng)業(yè)數(shù)字化管理和控制、精準農(nóng)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)、精準農(nóng)業(yè)集成平臺與示范、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程信息化、農(nóng)產(chǎn)品流通信息化、農(nóng)村綜合信息服務(wù)體系、省域和鎮(zhèn)域農(nóng)村信息服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)與技術(shù)集成示范等開展了相關(guān)研究工作。

截至2010年，國內(nèi)數(shù)字農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究取得重大突破，構(gòu)建和完善了小麥[63-64]、水稻[65]、玉米[66]以及主要溫室作物生長模擬模型[67]和生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)[68]；構(gòu)建了奶牛[69]、生豬[70]、水產(chǎn)[71-72]等動物精準養(yǎng)殖技術(shù)體系；開發(fā)了糧油[73]、畜禽[74-75]、水產(chǎn)[76]、果蔬[77]等主要農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤與溯源系統(tǒng)。精準農(nóng)業(yè)技術(shù)和裝備研究取得重大技術(shù)創(chuàng)新，突破了車載土壤水分與壓實復(fù)合傳感器[78]、光纖式農(nóng)田土壤有機質(zhì)含量檢測[79]等一批重大關(guān)鍵技術(shù)，研制了嵌入式農(nóng)機機載控制終端、輔助作業(yè)導(dǎo)航指示器[80]等配套產(chǎn)品，解決了國內(nèi)目前小型聯(lián)合收割機實現(xiàn)自動化測產(chǎn)的技術(shù)難題；研制的智能化“溫室娃娃”[81]，實現(xiàn)了復(fù)雜條件下溫室環(huán)境的智能化管理。農(nóng)村信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范取得重要進展，開發(fā)了專業(yè)化、個性化的智能農(nóng)業(yè)搜索引擎[82-83]，研制了面向種植和養(yǎng)殖生產(chǎn)全程、農(nóng)產(chǎn)品流通[84]、縣域農(nóng)業(yè)資源管理與決策、農(nóng)村社區(qū)政務(wù)管理[85]和農(nóng)民培訓(xùn)等領(lǐng)域的農(nóng)村軟硬件技術(shù)產(chǎn)品，在北京、上海、浙江、山東、寧夏等地區(qū)開展了農(nóng)村信息化技術(shù)的典型應(yīng)用示范并取得良好效果。

1.4 農(nóng)業(yè)信息技術(shù)4.0階段（2011年至今）

2008年11月，IBM公司提出“智慧地球”的概念并在2009年1月得到時任美國總統(tǒng)奧巴馬的積極回應(yīng)，2009年8月，時任中國國務(wù)院總理溫家寶在無錫視察時指出：“要在激烈的國際競爭中，迅速建立中國的傳感信息中心或‘感知中國’中心”。以此為起點，中國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)進入了以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為關(guān)鍵詞的全面開發(fā)應(yīng)用階段，相比前3個階段農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的研究主體主要是高校和科研機構(gòu)，這一階段最大的變化在于企業(yè)尤其是從事計算機和信息通訊技術(shù)的企業(yè)開始向農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域進軍。

從2011年起，科技部設(shè)立了“農(nóng)村與農(nóng)業(yè)信息化科技發(fā)展”重點專項，部署了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)、農(nóng)業(yè)精準作業(yè)技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)集成與示范、農(nóng)村信息化共性關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用、國家農(nóng)村信息化示范省建設(shè)等7項重點任務(wù)，并在國家“863”計劃和國家科技支撐計劃中支持了9個項目（表1）。

表1 專項項目支持情況表

專項實施以來，突破了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境感知[86]、農(nóng)產(chǎn)品加工流通過程質(zhì)量安全信息感知[87]、食品安全云架構(gòu)平臺[88]等關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品，構(gòu)建了面向生產(chǎn)、流通全程的食品質(zhì)量安全農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系。研究了大田作物精準監(jiān)測[89-90]、輕簡農(nóng)田作業(yè)機械自動導(dǎo)航[91]、規(guī)?；?水田環(huán)境精準栽植[92]、肥藥精準施用[93-94]等農(nóng)業(yè)精準作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和裝備。研制了植物養(yǎng)分、葉面積冠層信息傳感[95]、動物群體發(fā)熱疫情監(jiān)測、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地包裝防偽[96]、全自動果蔬育苗與嫁接[97]等一批新產(chǎn)品。研發(fā)了基于光學(xué)檢測機理的水體濁度傳感器、智能氨氮復(fù)合傳感器、水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器、基于雙探測器的水體葉綠素濃度在線檢測裝置[98]。開發(fā)完善了農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息資源整合與共享服務(wù)工具[99]、基于情境感知與個性化智能推送技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息資源多網(wǎng)發(fā)布系統(tǒng)[100]、農(nóng)業(yè)資源整合業(yè)務(wù)流引擎，研發(fā)了農(nóng)林植物及設(shè)施環(huán)境三維建模軟件[101]等系列產(chǎn)品。建立了北京、山東、湖南、廣東、重慶、浙江、安徽等13個國家農(nóng)村信息化示范省市。促進了國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域的大面積應(yīng)用推廣。

2 國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展存在的問題與形勢

2.1 國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展存在的問題

經(jīng)過近30年的發(fā)展，國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)已初步形成了包括農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與云計算、農(nóng)業(yè)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)、動植物生命與環(huán)境信息感知、多尺度農(nóng)業(yè)遙感信息融合、動植物生長數(shù)字化模擬與設(shè)計、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全無損檢測、農(nóng)業(yè)飛行器智能控制與信息獲取、農(nóng)業(yè)機器人智能識別與控制、農(nóng)業(yè)精準作業(yè)技術(shù)與裝備、全自動智能化動植物工廠等技術(shù)的智能化農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。但與美國、日本、歐盟等發(fā)達國家或地區(qū)相比，在技術(shù)創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)化水平和體制機制等方面均存在較大差距。

2.1.1 核心關(guān)鍵技術(shù)多處于跟蹤階段 根據(jù)科技部《“十三五”數(shù)字農(nóng)業(yè)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)競爭綜合研究報告》，中國除“農(nóng)業(yè)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”和“動植物生命與環(huán)境信息感知技術(shù)”達到了與國際并行的水平外，絕大多數(shù)的智能農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)處于跟蹤階段，總體發(fā)展水平與國際領(lǐng)先水平平均相差12年。中國在基礎(chǔ)研究和領(lǐng)先優(yōu)勢技術(shù)均不及主要發(fā)達國家，且基礎(chǔ)研究成果向優(yōu)勢技術(shù)轉(zhuǎn)化的能力較弱。

2.1.2 產(chǎn)業(yè)化水平總體落后 與領(lǐng)先國家相比，各項關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)仍處于實驗室、中試階段，而發(fā)達國家的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)進入了產(chǎn)業(yè)化階段。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用研究相比于其他技術(shù)而言起步更晚，還基本處于實驗室階段，而其他技術(shù)正在逐步向中試階段邁進。

2.1.3 科技研發(fā)投入機制亟待完善 對農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的研發(fā)投入特別是企業(yè)的研發(fā)投入總體偏少?！笆濉逼陂g，國內(nèi)對整個農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研發(fā)的投入不足10億元人民幣，而僅在2013年，孟山都公司就斥資9.3億美元收購保險公司Climate，期望以大數(shù)據(jù)技術(shù)再造“下一個農(nóng)業(yè)時代”；歐盟則在2011—2013年間，每年新增2億歐元用于提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)水平，同時設(shè)置3億歐元專款用于建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的相關(guān)項目。

2.2 國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展面臨的形勢

2016年3月，谷歌(Google)旗下DeepMind公司開發(fā)的阿爾法圍棋(AlphaGo)擊敗韓國棋手李世石，全球掀起了新一輪人工智能浪潮。國際上發(fā)達國家高度重視人工智能技術(shù)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的融合，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)建立了農(nóng)業(yè)機器人國家實驗室，提出智能農(nóng)業(yè)研究計劃，預(yù)計到2020年，美國平均每個農(nóng)場將擁有50臺連接物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。日本2014年啟動實施“戰(zhàn)略創(chuàng)新/創(chuàng)造計劃”(Cross-Ministerial Strategic Innovation Promotion Program，SIP)，并于2015年啟動了基于智能機械+IT的“下一代農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造技術(shù)”。英國國家精準農(nóng)業(yè)研究中心在歐盟FP7支持下，正實施Future Farm智能農(nóng)業(yè)項目，研發(fā)除草機器人，替代化學(xué)農(nóng)藥。加拿大聯(lián)邦政府預(yù)測與策劃組織在其發(fā)布的《MetaScan 3：新興技術(shù)與相關(guān)信息圖》報告中指出，土壤與作物感應(yīng)器（傳感器）、家畜生物識別技術(shù)、變速收割控制、農(nóng)業(yè)機器人、機械化農(nóng)場網(wǎng)絡(luò)、封閉式生態(tài)系統(tǒng)、垂直（工廠化）農(nóng)業(yè)等技術(shù)將在未來5～10年進入生產(chǎn)實際，改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。利用下一代人工智能技術(shù)改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，已成為當今世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的大趨勢。

2017年7月，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃中部署了“智能農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)升級重大任務(wù)，指出要研制農(nóng)業(yè)智能傳感與控制系統(tǒng)、智能化農(nóng)業(yè)裝備、農(nóng)機田間作業(yè)自主系統(tǒng)等。建立完善天空地一體化的智能農(nóng)業(yè)信息遙感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。建立典型農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能決策分析系統(tǒng)，開展智能農(nóng)場、智能化植物工廠、智能牧場、智能漁場、智能果園、農(nóng)產(chǎn)品加工智能車間、農(nóng)產(chǎn)品綠色智能供應(yīng)鏈等集成應(yīng)用示范。為未來一段時間農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展指明了方向。

3 農(nóng)業(yè)新技術(shù)未來發(fā)展重點與建議

面向世界農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展前沿，面向國內(nèi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大需求，未來一段時間，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)以提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率、資源利用率和土地產(chǎn)出率，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕耍訌娙斯ぶ悄芗夹g(shù)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域融合發(fā)展的基礎(chǔ)理論突破、關(guān)鍵技術(shù)研究、重大產(chǎn)品創(chuàng)制、標準規(guī)范制定和典型應(yīng)用示范，建立以“信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性服務(wù)”為特征的農(nóng)業(yè)智能生產(chǎn)技術(shù)體系、農(nóng)業(yè)知識智能服務(wù)體系和智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系，支撐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式實現(xiàn)“電腦替代人腦”、“機器替代人力”、“自主可控替代技術(shù)進口”3個轉(zhuǎn)變，全面推進中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。

3.1 智能農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

針對農(nóng)業(yè)“非結(jié)構(gòu)化復(fù)雜農(nóng)田作業(yè)環(huán)境與作業(yè)對象的生物特性”等特點，研究智能農(nóng)業(yè)總體技術(shù)、理論方法、核心技術(shù)和軟硬件工具，構(gòu)建智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用的理論方法和技術(shù)架構(gòu)體系。

3.2 智能農(nóng)業(yè)重大產(chǎn)品創(chuàng)制

面向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)培育，創(chuàng)制并熟化一批農(nóng)業(yè)智能感知、智能控制、自主作業(yè)、智能服務(wù)等智能農(nóng)業(yè)重大技術(shù)產(chǎn)品，培育形成產(chǎn)業(yè)鏈條完整、產(chǎn)業(yè)集群度高的智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。

3.3 智能農(nóng)業(yè)技術(shù)集成應(yīng)用

面向智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價值鏈，全面推進人工智能技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度跨界融合，建立高可控智能化植物工廠、智能農(nóng)場、智能牧場、智能漁場、智能果園、農(nóng)業(yè)裝備智能工廠、農(nóng)產(chǎn)品加工智能車間和農(nóng)產(chǎn)品綠色智能供應(yīng)鏈等技術(shù)集成和應(yīng)用模式，構(gòu)建高效能、高效率、高效益的全新生產(chǎn)方式，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全，推進中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。

3.4 農(nóng)業(yè)知識智能服務(wù)工程

重點面向農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民和新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體精準化、個性化主動服務(wù)的重大需求，構(gòu)建面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活、農(nóng)村生態(tài)、農(nóng)村商務(wù)和基層政務(wù)等應(yīng)用領(lǐng)域全過程、全環(huán)節(jié)的農(nóng)業(yè)知識智能服務(wù)平臺，提供高效便捷、簡明直觀、雙向互動、視覺與聽覺相結(jié)合的農(nóng)業(yè)知識主動服務(wù)。

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