文／本刊記者 盛玲

荒山不見前路，需要拓荒者不畏艱險。在科學的道路上沒有平坦的大路可走，只有不畏勞苦之人，才有希望到達光輝的頂點。我國農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域?qū)W科帶頭人、北京市農(nóng)林科學院國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任、我國智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域首位院士——趙春江，從事農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究工作近30年，他是打開我國農(nóng)業(yè)信息化新篇章的拓荒者。

求真務實，經(jīng)驗種田變科學種田

1964年，趙春江出生在河北省定興縣。1985年他畢業(yè)于河北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學系，同年，考上北京市農(nóng)林科學院小麥栽培專業(yè)的研究生，師從我國著名的小麥專家諸德輝教授。1988年，他考入北京農(nóng)業(yè)大學（現(xiàn)為中國農(nóng)業(yè)大學）攻讀作物栽培與耕作專業(yè)攻讀博士學位。

雖然所學專業(yè)是農(nóng)學范疇，但是他對數(shù)學和統(tǒng)計學也表現(xiàn)出極大的興趣，十分樂于接觸新鮮事物，喜歡學習先進的計算機技術(shù)。在他看來，農(nóng)業(yè)的問題如果要是不用量的問題來進行表達的話，將永遠只是憑借經(jīng)驗種地的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。

博士畢業(yè)后，趙春江回到了原來攻讀碩士所在的單位——北京市農(nóng)林科學院工作。小麥是我國重要的糧食作物，也是當時北京最重要的大宗生產(chǎn)作物，趙春江便被分配到作物研究所下的“小麥栽培研究室”，做小麥的栽培研究工作。

最初的幾年，趙春江深入田間地頭做數(shù)據(jù)調(diào)查。他認為農(nóng)業(yè)科技人員要在實際工作中發(fā)現(xiàn)問題，進行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)現(xiàn)，然后解決這些農(nóng)業(yè)實際問題，僅僅靠書本上所學到的知識是遠遠不夠的。他先對田間實際情況進行摸底調(diào)查，諸如作物在田里生產(chǎn)情況怎么樣，水分情況、養(yǎng)分情況、病蟲害情況、田間雜草生長情況等等，然后通過對調(diào)查數(shù)據(jù)的總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)這些問題在實際情況中發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。與此同時，他幫助農(nóng)民指導具體的生產(chǎn)實踐過程，幫助農(nóng)民實施管理——怎樣少施肥多產(chǎn)糧，怎樣提高肥料利用率，怎樣進行合理灌溉，什么時候噴藥最合適，用藥劑量多少……趙春江用科學的方法把自己所學的知識和技術(shù)與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，具體指導生產(chǎn)實踐。

人之所以能成功，不在能知，而在能行。腳踏實地，才能繼續(xù)前行，開啟更加廣闊的未來。

研究推廣農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，為智慧農(nóng)業(yè)奠基

隨著時代的發(fā)展，計算機開始成為農(nóng)業(yè)科研人員的重要工具?！稗r(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)”是把專家系統(tǒng)知識應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項計算機技術(shù)。國際上，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究始于 20 世紀70 年代末，以美國最為先進和成熟?；鶎愚r(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)學者開始關(guān)注農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。

當時，為了應對基層農(nóng)業(yè)科技專家數(shù)量不足的情況，北京市科協(xié)支持開展了《北京地區(qū)小麥生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)》的研究，兼?zhèn)滢r(nóng)學和計算機知識的趙春江成了挑大梁的角色。這一項目也成為趙春江學術(shù)研究的一個重要節(jié)點。

通俗來講，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)就是讓電腦學會農(nóng)業(yè)專家的知識，教農(nóng)民種地。要讓計算機像專家一樣有學問，這首先需要收集、錄入大量的信息，比如土壤、氣溫、水分、病蟲害等等；然后還得讓計算機像專家一樣會分析問題，能從數(shù)據(jù)中找出小麥增產(chǎn)的基本規(guī)律；最后，為基層農(nóng)技工作者和農(nóng)民提供方便、先進、實用的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)咨詢和決策服務，指導農(nóng)民科學種田。由于農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是個新鮮事物，可借鑒的并資料不多，趙春江只能探索著進行。

那段時間，趙春江白天到郊區(qū)的試驗田里收集各種數(shù)據(jù)，晚上回到單位把它們錄入電腦，進行計算，然后再將結(jié)果拿到田里去比對、分析，出現(xiàn)誤差再回來修改計算程序。功夫不負有心人，“小麥生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)”在北京多個應用示范點進行試驗都取得了不錯的效果?！耙划€田平均增產(chǎn)8%～10%，每畝小麥能增收節(jié)支40元左右?！?995年5月12日出版的《人民日報》報道了這項技術(shù)成果。

1996年開始，科技部正式將“農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)”列入國家“863計劃”，對趙春江的專家系統(tǒng)研究和開發(fā)工作給予支持。在此基礎(chǔ)上，趙春江還研發(fā)出了核心成果——大型網(wǎng)絡化、可視化農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)開發(fā)平臺 PAID 和作物三維形態(tài)結(jié)構(gòu)可視化計算分析軟件，為農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)的本地化二次開發(fā)提供了方便快捷的開發(fā)工具。通過集成農(nóng)業(yè)領(lǐng)域權(quán)威專家的求解問題思路、業(yè)務流程和共性知識、模型，他建立了多種農(nóng)業(yè)動植物通用的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)領(lǐng)域應用框架，適用地域和類型更加廣泛；開發(fā)了單機 /網(wǎng)絡版、中 / 外文、嵌入/ 桌面等實用化農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)，提供了“平民化”技術(shù)模式。這為農(nóng)業(yè)科技推廣提供了有效技術(shù)手段，提高了基層農(nóng)業(yè)人員的科學決策水平和知識運用能力，開辟了農(nóng)業(yè)信息服務的新途徑，使農(nóng)業(yè)科技具體服務到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同地塊成為可能。

“邊開發(fā)，邊示范”，趙春江帶領(lǐng)團隊攻克了大型農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)建造中的一系列關(guān)鍵智能技術(shù)，還擔當起了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在全國推廣的重任，研究成果在全國 23個省市得到推廣用。作為國家“863計劃”之“智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應用示范工程”重大項目的技木總體組組長，趙春江全面推動了以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為核心的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在全國的應用，實現(xiàn)了信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應用的重大突破。

有耕耘就有收獲。2006年，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究及應用項目獲得國家科技進步二等獎。PAIDE系列經(jīng)濟型農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也是目前市場上推廣最廣、應用最多的專家系統(tǒng)。

投身精準農(nóng)業(yè)，率先研究示范

隨著國民經(jīng)濟的增長和生活水平的不斷提高，人們對食物的質(zhì)量要求不斷提高。此外，耕地面積持續(xù)減少、水資源短缺、自然災害頻發(fā)、氣候變化加劇等挑戰(zhàn)接踵而至。面對嚴峻的挑戰(zhàn)，在現(xiàn)有耕地面積上優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力才是最佳途徑。而提高生產(chǎn)力其實并不容易，生產(chǎn)過程中涉及到很多因素。提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力離不開技術(shù)創(chuàng)新，要積極應對全球性挑戰(zhàn)，農(nóng)業(yè)需要更精準、更智能，從發(fā)達國家開始逐步發(fā)展起來的以信息技術(shù)和智能裝備技術(shù)為支撐的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——精準農(nóng)業(yè)應運而生。

趙春江認為，“精準農(nóng)業(yè)是基于現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展成就的一次正在進行中的作物栽培學的革命。”1999年，他牽頭成立率先成立農(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，這正是現(xiàn)在的“國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心”。同年，原國家計委正式批準北京市在昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)建設國家精準農(nóng)業(yè)研究示范基地。這個占地2500畝的項目由北京市農(nóng)林科學院信息技術(shù)研究中心承擔建設的我國第一個精準農(nóng)業(yè)技術(shù)研究試驗示范基地，奠定了國內(nèi)實施精準農(nóng)業(yè)的技術(shù)和實踐基礎(chǔ)，為國內(nèi)同行提供了穩(wěn)定開放的精準農(nóng)業(yè)研究試驗平臺 。趙春江領(lǐng)導的國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心是這個項目主要的承擔者。

趙春江認為，要讓精準農(nóng)業(yè)成為可以操作的生產(chǎn)實踐活動，將涉及到遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、智能農(nóng)機等多個學科的知識。趙春江形象地解釋了這一技術(shù)體系的三個環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)是要獲取這些農(nóng)田每個地方的基本情況，這就是信息；第二個環(huán)節(jié)，有了信息之后，應該怎么管理，這就是管理的決策處方，相當于醫(yī)生給病人看病一樣，開的處方，讓你吃什么藥；第三個環(huán)節(jié)，如何把精確量的化肥、農(nóng)藥科學準確地投放進地里。

信息獲取是精準農(nóng)業(yè)很重要的研究內(nèi)容，也是分析研究的第一步。除了使用了傳統(tǒng)測土的方法，他們還采用先進的遙感技術(shù)來大面積地快速獲取信息，建立模型。2001年，趙春江還牽頭開展了了4次大型的衛(wèi)星、飛機、地面立體化的大型國內(nèi)國際聯(lián)合科學實驗。每一次實驗都像是在進行一場多兵種聯(lián)合參與的實戰(zhàn)演習。

針對精準農(nóng)業(yè)信息獲取的技術(shù)瓶頸，趙春江研究提出 970nm高光譜弱水汽吸收特征和簡化倒高斯模型監(jiān)測作物冠層水分狀況的方法，建立了作物冠層水分和土壤水分相結(jié)合的精準灌溉決策模型，克服了過去單純依靠土壤水分指標灌溉決策的不足。

計算機將收集而來的數(shù)據(jù)進行計算分析，形成決策，如何讓農(nóng)機根據(jù)決策執(zhí)行操作成了精準農(nóng)業(yè)實施的大問題。剛開始，他們從美國進口過一批智能機具，不僅高昂的價格和維修成本令人咋舌，而且訂貨、到貨的時間少則幾個月，多則半年，這期間有可能會耽誤農(nóng)時。

趙春江清醒地認識到，國外進口的智能機具并不適合中國目前的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平和生產(chǎn)作業(yè)規(guī)模。別說普通農(nóng)民，甚至農(nóng)場、企業(yè)都無法接受。于是，他帶領(lǐng)科研團隊先后開發(fā)出了一系列小型化、經(jīng)濟適用的智能機具，成本比進口的同類機具降低至少50%以上。比如安裝了衛(wèi)星定位系統(tǒng)和車載電腦的變量施肥機、具有光譜識別功能的除草機、溫室里使用的可移動施肥噴藥一體機、還有能夠利用手機短信遠程控制的噴灌設施等。

除了科學實驗層面的貢獻，在精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的實踐應用過程中，趙春江同樣功不可沒。他總結(jié)出精準農(nóng)業(yè)技術(shù)不同生產(chǎn)規(guī)模和機械化水平條件的技術(shù)應用模式，累計在黑龍江、新疆、北京、河南等 20多個省市示范應用 5000 多萬畝，畝節(jié)約肥、水、藥 9% ～ 41%。這一應用取得相當大的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，大幅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化水平，對引領(lǐng)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

精準農(nóng)業(yè)應用示范研究獲得了2007年度國家科技進步二等獎，專家評價說：趙春江及其團隊的研究，初步構(gòu)建了我國精準農(nóng)業(yè)從理論到技術(shù)，到產(chǎn)品，再到系統(tǒng)的技術(shù)體系，產(chǎn)品技術(shù)性能達到國際先進水平。

在談到未來我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展時，趙春江如此說道：“智慧農(nóng)業(yè)是信息科學技術(shù)和農(nóng)業(yè)的結(jié)合，利用大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和精準度，同時智慧農(nóng)業(yè)代表著農(nóng)業(yè)4.0時代的到來，是未來世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也我國農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展方向?！闭驹谖覈r(nóng)業(yè)信息化的前沿，他深感責任重大，但面對挑戰(zhàn)，他也再次表現(xiàn)出科技工作者的壯志豪情，為下一次農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的攻關(guān)戰(zhàn)做好了準備。