本刊編輯/甄夢瑩

近期，活動組來到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，拜訪該所智慧畜牧業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊首席專家熊本海研究員，深入了解中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所的發(fā)展情況，并針對熊本海研究員及其團(tuán)隊取得的科研成果進(jìn)行深入解析。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所（以下簡稱牧醫(yī)所，前身為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，2006年更名）成立于1957年，隸屬于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部。牧醫(yī)所定位為國家級社會公益性畜牧獸醫(yī)綜合科技創(chuàng)新研究機(jī)構(gòu)，以畜禽和牧草為主要研究對象，以資源研究和品種培育為基礎(chǔ)，以生物技術(shù)為手段，以營養(yǎng)與飼養(yǎng)技術(shù)研究為保障，以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)安全畜禽產(chǎn)品為目標(biāo)，開展動物遺傳資源與育種、動物生物技術(shù)與繁殖、動物營養(yǎng)與飼料、草業(yè)科學(xué)、動物醫(yī)學(xué)和畜產(chǎn)品質(zhì)量與安全等學(xué)科的應(yīng)用基礎(chǔ)、應(yīng)用和開發(fā)研究，著重解決國家全局性、關(guān)鍵性、方向性、基礎(chǔ)性的重大科技問題。

1996年，牧醫(yī)所被原農(nóng)業(yè)部評為全國農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)科研開發(fā)綜合實力“百強(qiáng)研究所”和“基礎(chǔ)研究十強(qiáng)所”；2006年被中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會評為“感動中國畜牧獸醫(yī)科技創(chuàng)新領(lǐng)軍院所”；2011年被科技部授予“十一五”國家科技計劃執(zhí)行優(yōu)秀團(tuán)隊獎；2012年在原農(nóng)業(yè)部組織開展的第四次全國農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)科研綜合能力評估中排名第五，專業(yè)、行業(yè)排名第一；在中國農(nóng)科院2016年度研究所評比中，牧醫(yī)所人均實力排名第二，發(fā)展實力排名第四。

截止2019年5月底，牧醫(yī)所擁有中國工程院院士1名，正高級專業(yè)技術(shù)職稱人員47人，副高級專業(yè)技術(shù)職稱人員59名，博士生導(dǎo)師44人，碩士生導(dǎo)師94人，現(xiàn)有國家“萬人計劃”人才6人、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者2人、國家新世紀(jì)百千萬人才7人、創(chuàng)新人才推進(jìn)計劃中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才3人、農(nóng)業(yè)科研杰出人才4人。有畜牧學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、草學(xué)三個博士一級學(xué)科授權(quán)點，在全國第四輪學(xué)科評估中，牧醫(yī)所牽頭組織參評的畜牧學(xué)評估結(jié)果為A+。

建所以來，牧醫(yī)所先后承擔(dān)各類項目課題近千項，累計取得獲獎成果130余項，包括國家技術(shù)發(fā)明和科技進(jìn)步二等獎的成果21項，省部級獎勵60余項。獲審定品種24個，登記著作權(quán)軟件200余個，國家專利授權(quán)300余項，其中發(fā)明專利100余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文3 600余篇，出版著作近300部。

牧醫(yī)所積極促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化，為畜牧企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)和支持。先后與多家企業(yè)開展了Z型北京鴨、黃羽肉雞、“中苜”系列苜蓿以及優(yōu)質(zhì)乳工程等方面的科技合作，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟框架下，牧醫(yī)所相繼成立了畜牧、奶業(yè)、鴿業(yè)三個國家科技創(chuàng)新聯(lián)盟，聚合全國畜牧業(yè)科研機(jī)構(gòu)、院校、企業(yè)等單位及專家開展科技協(xié)同創(chuàng)新，為科技成果轉(zhuǎn)化搭建橋梁，推動現(xiàn)代畜牧業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。

本次活動，我們拜訪了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所熊本海研究員。熊本海研究員為農(nóng)學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，現(xiàn)任中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所智慧畜牧業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊首席、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“中國飼料數(shù)據(jù)庫情報網(wǎng)中心”主任、中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會信息技術(shù)分會理事長、中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會畜牧工程分會副理事長、中國農(nóng)學(xué)會計算機(jī)農(nóng)業(yè)應(yīng)用分會副理事長及中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會動物營養(yǎng)學(xué)分會常務(wù)理事等職。

熊本海研究員主要從事反芻動物營養(yǎng)、畜禽智能裝備、畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建工作，是國家“十三五”重大專項項目負(fù)責(zé)人，北京市“十三五”重大項目首席科學(xué)家。熊本海研究員曾獲國家科技進(jìn)步獎2項，省部級科技進(jìn)步獎9項，發(fā)表論文200余篇（其中SCI及EI收錄30余篇），主編著作21部，其中專著4部，獲國家出版資金資助出版2部，取得計算機(jī)軟件著作權(quán)登記150多項，獲得授權(quán)專利50余項，其中發(fā)明專利8項（均為第1完成人）。

熊本海研究員帶領(lǐng)的智慧畜牧業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊主要研究方向有兩項，一是畜禽精準(zhǔn)飼喂理論與機(jī)電控制技術(shù)研究，針對畜禽的動物信息感知、數(shù)據(jù)集成處理及環(huán)境監(jiān)測與控制平臺，集成基于畜禽的動態(tài)體重預(yù)測、環(huán)境控制、營養(yǎng)需求動態(tài)預(yù)測模型等技術(shù)，研究滿足畜禽精準(zhǔn)飼喂的理論與設(shè)備裝備技術(shù)，以期滿足畜禽正常生理與生產(chǎn)對精準(zhǔn)飼喂的技術(shù)需求；從畜禽動物的營養(yǎng)精準(zhǔn)喂養(yǎng)方面，研究各自的飼喂設(shè)備及其理論，其理論研究內(nèi)嵌了各種動物的采食量或體重變化與日糧的養(yǎng)分濃度、環(huán)境參數(shù)的關(guān)系模型，同時與環(huán)境控制系統(tǒng)結(jié)合起來，實現(xiàn)對畜禽動物的體況監(jiān)測、環(huán)境控制與精細(xì)化喂養(yǎng)。二是針對奶牛生產(chǎn)中的突出問題，包括由于高精細(xì)化日糧廣泛使用造成的亞急性瘤胃酸中毒、甲烷排放嚴(yán)重、氮利用效率低下、圍產(chǎn)期能量負(fù)平衡等；探討通過營養(yǎng)調(diào)控措施，尋找緩解或解決的營養(yǎng)方案，并通過體內(nèi)外結(jié)合研究的方法，從DNA修飾、轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后修飾層面，從器官、組織、細(xì)胞、亞細(xì)胞角度，揭示其機(jī)理和核心調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。

熊本海研究員同時負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“中國飼料數(shù)據(jù)庫情報網(wǎng)中心”的日常運行與管理?！爸袊暳蠑?shù)據(jù)庫情報網(wǎng)中心”的主要職能是維護(hù)在“七五”期間通過國家科技攻關(guān)項目“中國飼料數(shù)據(jù)庫軟件開發(fā)（75-05-05-05）”建立的中國飼料數(shù)據(jù)庫，“中國飼料數(shù)據(jù)庫情報網(wǎng)中心”每年組織修訂1版“中國飼料成分及營養(yǎng)價值表”并通過行業(yè)雜志《中國飼料》發(fā)布。中國飼料數(shù)據(jù)庫起始醞釀于“六五”初期，中國工程院院士張子儀先生為其創(chuàng)始人，中國飼料數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和在飼料配方優(yōu)化技術(shù)上的應(yīng)用是以1983年國務(wù)院“電子計算機(jī)和大規(guī)模集成電路領(lǐng)導(dǎo)小組”下達(dá)并由原中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所與原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧系共同主持“畜禽飼料數(shù)據(jù)庫及篩選豬、雞最佳飼料配方技術(shù)的研究”研究課題(65-3-13)為起點，1986年12月，經(jīng)原農(nóng)牧漁業(yè)部批準(zhǔn)在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院成立“中國飼料數(shù)據(jù)庫情報網(wǎng)中心”。

2020年1月10日，“2019年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會”在北京人民大會堂隆重舉行。熊本海研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊完成的“家畜養(yǎng)殖數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)與智能飼喂裝備創(chuàng)制與應(yīng)用”獲2019年度國家科技進(jìn)步獎二等獎。本次走訪，活動小組重點對熊本海研究員團(tuán)隊獲得的國家大獎主要內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)了解。

我國是世界第一飼料生產(chǎn)與消費大國，2018年飼料總產(chǎn)量達(dá)2.28億噸，穩(wěn)居世界第一位。飼料的充足生產(chǎn)確保了我國世界第一大畜產(chǎn)品生產(chǎn)大國的國際地位，畜產(chǎn)品總量逐年增加，2018年，我國肉蛋奶的產(chǎn)量達(dá)1.47億噸，不斷滿足著人民生活水平的提高對動物源性食品的需求。其中，養(yǎng)殖業(yè)是帶動農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收及農(nóng)村繁榮的重要產(chǎn)業(yè)。

回望20世紀(jì)90年代初，我國飼料工業(yè)剛剛起步，飼料營養(yǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，飼料配方技術(shù)落后，有限的飼料資源得不到合理利用，已有科技數(shù)據(jù)利用率不足20%；畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模小、分布散、養(yǎng)殖方式落后等特點致使飼料轉(zhuǎn)化效率低、例如生豬全程料重比高達(dá)3.5:1～4.0:1，環(huán)境控制無序，畜禽全程死淘率高達(dá)20%以上，畜產(chǎn)品產(chǎn)出率低，反過來加重了飼料安全問題，引發(fā)了業(yè)界對從飼料安全到畜產(chǎn)品的有效供給的擔(dān)憂。因此，建設(shè)好中國飼料數(shù)據(jù)庫等勢在必行。建設(shè)好中國飼料數(shù)據(jù)庫、擴(kuò)大飼料營養(yǎng)價值的數(shù)字化應(yīng)用、創(chuàng)制智能化飼喂裝備與技術(shù)、走設(shè)施化養(yǎng)殖之路、逐步改變傳統(tǒng)的粗放的飼養(yǎng)方式才能從根本上提高飼料資源利用率和轉(zhuǎn)化效率，降低畜禽死淘率，養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展進(jìn)入良性循環(huán)，才能越來越好。

經(jīng)過分析，熊本海研究團(tuán)隊認(rèn)為，造成上述問題的主要原因：一是缺乏家畜飼料與營養(yǎng)數(shù)字化的理論與動態(tài)模型；二是缺乏畜禽精準(zhǔn)飼喂的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與裝備；三是缺乏養(yǎng)殖過程的數(shù)字化管理規(guī)范及數(shù)字化分析與控制平臺。熊本海研究團(tuán)隊通過近30年的理論、技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新，致力于解決上述幾個問題，取得了可喜的成果。

全面創(chuàng)新發(fā)展了中國飼料數(shù)據(jù)庫

隨著我國畜禽養(yǎng)殖體量的不斷擴(kuò)大，我國飼料數(shù)量安全及質(zhì)量問題不斷凸顯，進(jìn)口原糧量（其中主要用于飼料用糧）屢創(chuàng)新高，如何科學(xué)合理利用包括非糧飼料資源等一切可以利用的資源是緩解飼料資源緊張的主要技術(shù)途徑。30年來，熊本海研究員的團(tuán)隊長期收集、整理、補(bǔ)測補(bǔ)遺、標(biāo)引及入庫不斷出現(xiàn)的新的飼料原料的養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，分類構(gòu)建了涉及731項屬性數(shù)據(jù)的79個核心數(shù)據(jù)集，建成了標(biāo)準(zhǔn)化的“中國飼料樣本數(shù)據(jù)庫”及“中國飼料實體數(shù)據(jù)庫”，網(wǎng)絡(luò)化貯存管理5 971種飼料實體及62萬套以上不同年代及種次的、具有飼料描述及屬性數(shù)據(jù)的飼料原料樣本；結(jié)合飼料原料營養(yǎng)成分大樣本分析數(shù)據(jù)，構(gòu)建了352套單一及分類飼料原料的有效養(yǎng)分預(yù)測模型，包括105種單一飼料總能（GE）、35套消化能（DE）、33套代謝能（ME）、45套凈能（NE）及其他132套養(yǎng)分預(yù)測模型。通過對預(yù)測模型的長期驗證與廣泛應(yīng)用，預(yù)測精度高達(dá)93%以上，每年節(jié)省飼料養(yǎng)分檢測費用達(dá)1 200萬元以上，全面實現(xiàn)了飼料樣本數(shù)據(jù)的升值應(yīng)用。從1990年開始，通過《中國飼料》雜志、“中國飼料數(shù)據(jù)庫”“國家動物科學(xué)數(shù)據(jù)共享分中心”2個門戶網(wǎng)站，代表行業(yè)連續(xù)30年每年唯一發(fā)布了《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》，為我國3 700余家大中型飼料加工企業(yè)及養(yǎng)殖企業(yè)設(shè)計飼料配方解決了基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支撐問題。該項目執(zhí)行30年來，建成了世界上飼料種類最豐富、數(shù)據(jù)產(chǎn)生最規(guī)范、數(shù)據(jù)類型最完整、數(shù)據(jù)貯存量最大、數(shù)據(jù)更新與發(fā)布時間最長的具有全、新、穩(wěn)、準(zhǔn)的國家級行業(yè)基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫，《中國飼料數(shù)據(jù)庫》的建設(shè)與運行，全面支撐了我國飼料工業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)的長期發(fā)展。

實現(xiàn)了家畜電子標(biāo)識國產(chǎn)化

突破關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了電子芯片國產(chǎn)化及標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)化的重大突破，實現(xiàn)了畜牧智能制造走出去的夢想。項目研究團(tuán)隊瞄準(zhǔn)國際同類技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢，甩掉跟蹤，彎道超車，率先采用世界最先進(jìn)的0.18μm芯片工藝技術(shù)，實現(xiàn)了在8 inch的硅晶片面積上生產(chǎn)出40 000枚RFID芯片的突破，芯片成本降低60%；芯片應(yīng)答工作電流（700 nA）比進(jìn)口低30%，應(yīng)答靈敏度提高10%，促進(jìn)了該產(chǎn)品和技術(shù)在養(yǎng)殖領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用；基于自主芯片研制的家畜標(biāo)簽（工作頻率134.2 kHz）通過ISO11785:1996（E）驗證和國家電子檢測中心（NCTC）8項指標(biāo)檢驗，如空氣介質(zhì)識讀距離（≥20 cm）、拉伸斷裂力等符合質(zhì)量要求，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的各種標(biāo)簽成本是進(jìn)口同類產(chǎn)品的1/5～1/8。研發(fā)的閱讀器符合ISO11784（編碼規(guī)則）及ISO11785（數(shù)據(jù)傳輸接口）標(biāo)準(zhǔn)，并全部通過國際動物編碼協(xié)會（ICAR）的ISO24631-1及ISO24631-3的性能檢測及認(rèn)證；創(chuàng)制的多種外掛式、注射式無源電子標(biāo)簽及閱讀器，均獲得江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品認(rèn)證。創(chuàng)制的22個種類已全面產(chǎn)業(yè)化，為家畜養(yǎng)殖的數(shù)字化監(jiān)控提供必要的技術(shù)。

開啟了我國家畜智能飼喂設(shè)備的國產(chǎn)化制造

針對我國智能養(yǎng)殖設(shè)備空白及養(yǎng)殖人員勞動率低下的困境，熊本海研究員團(tuán)隊近20年來從解剖國際上的VLOES、TEAM等智能飼喂設(shè)備入手，不斷探索，反復(fù)調(diào)試與更新思路，結(jié)合機(jī)電控制及傳感器技術(shù)、采食量動態(tài)模型及采食行為特性，創(chuàng)制了主要家畜精準(zhǔn)飼喂控制技術(shù)、智能飼喂設(shè)備及配套關(guān)鍵裝備等共47種代次，基本填補(bǔ)了我國家畜智能飼喂領(lǐng)域的技術(shù)與設(shè)備空白。創(chuàng)制了7大核心智能飼喂設(shè)備，包括第2代種豬性能測定站、第4代及第5代母豬電子飼喂站、第2代產(chǎn)床母豬個體飼喂站、第3代保育豬粥料飼喂器、第2代育肥豬飼喂站及第2代奶牛個體精準(zhǔn)飼喂站，7大核心智能飼喂設(shè)備均通過國家認(rèn)證檢驗檢測委員會的檢測，并實現(xiàn)了國產(chǎn)化及推廣應(yīng)用

成果效果顯著，全面推動行業(yè)的科技進(jìn)步

熊本海研究團(tuán)隊于1990年開始接觸并于1995年開始逐步推廣應(yīng)用飼料數(shù)據(jù)庫及配方技術(shù)、智能裝備、標(biāo)識產(chǎn)品等，覆蓋除澳門外的全國33個省市特區(qū)，包括飼料行業(yè)前十位在內(nèi)的3 700余家企業(yè)；團(tuán)隊核心標(biāo)識產(chǎn)品出口至5大洲94個國家，成為我國少有的進(jìn)入國際市場的家畜標(biāo)識產(chǎn)品，成果應(yīng)用可綜合提高飼料轉(zhuǎn)化率8%～15%、降低死淘率10%以上、減少勞動力成本30%以上、提高畜產(chǎn)品增值15%～50%；培育出2家高新技術(shù)企業(yè)，并進(jìn)一步增強(qiáng)了項目實施單位-溫氏食品集團(tuán)股份有限公司及北京大北農(nóng)集團(tuán)有限公司在行業(yè)的旗艦地位。經(jīng)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所評估：該項目成果從1995年到2018年已經(jīng)累計新增產(chǎn)值1 275.09億元，累計新增利稅94.55億元。

結(jié)語

30年的積累與潛心研究讓熊本海研究員及其團(tuán)隊收獲了豐碩的科技成果，也進(jìn)一步推動了我國智慧畜牧業(yè)的發(fā)展。為了系統(tǒng)將團(tuán)隊的研究成果進(jìn)行梳理及啟迪行業(yè)人士，熊本海研究員已接受“面向未來中國豬業(yè)30年發(fā)展行動”活動組邀請，正式成為《人工智能與智能養(yǎng)豬》專著主編。據(jù)介紹，《人工智能與智能養(yǎng)豬》專著的主要內(nèi)容有人工智能技術(shù)、養(yǎng)豬的環(huán)境控制技術(shù)、精準(zhǔn)飼喂技術(shù)與裝備、豬場數(shù)字化管理與大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)、豬肉質(zhì)量全程溯源技術(shù)等，專著中也會介紹人工智能養(yǎng)豬的國內(nèi)外研究進(jìn)展、理論與實用案例，圖文并茂，并通過掃描二維碼觀看視頻等形式介紹人工智能與智能養(yǎng)豬方面最前沿內(nèi)容。相信《人工智能與智能養(yǎng)豬》專著成書之日定會為智慧養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展提供思路。

“面向未來中國豬業(yè)30年發(fā)展行動”目前正火熱進(jìn)行中，希望行業(yè)人士繼續(xù)關(guān)注，共同參與，共鑄未來30年中國豬業(yè)的繁榮發(fā)展。