高宇 王文強 初小兵 董永鷺

(長春市農(nóng)業(yè)機械研究院,吉林 長春 130062)

1 數(shù)字技術助力傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉型升級

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)適用較廣，依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)提升方案，通過實時采集并分析處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實現(xiàn)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、增加收益、減少損耗的目的。智能大棚、智能澆灌、精準農(nóng)業(yè)等各種依靠物聯(lián)網(wǎng)的應用將推進農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術可以用來解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一些問題，建設基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)場，實現(xiàn)農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量雙提升。

1.2 大數(shù)據(jù)

萬物互聯(lián)在促進眾多設備聯(lián)入的同時，還會在云端形成大量的數(shù)據(jù)，而提取這些通過物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)中隱藏的重要信息就必須依靠人工智能，物聯(lián)網(wǎng)最重要的農(nóng)業(yè)價值就是對形成的海量的數(shù)據(jù)進行智能化分析、處理，從而全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

1.3 人工智能

在種植方面，人工智能可以增加糧食產(chǎn)量、避免造成浪費。在養(yǎng)殖方面，依靠人工智能能夠有效預防畜禽疾病的發(fā)生。人工智能能夠縮短農(nóng)業(yè)研發(fā)進程，幫助培育出更好的農(nóng)作物基因，生產(chǎn)出更安全、更有效的化肥。

2 中國數(shù)字農(nóng)業(yè)面臨的問題

2.1 對軟件重視不足

不管是政府還是農(nóng)民都容易將數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機械化的定義混淆，數(shù)字農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)機械化的本質(zhì)差別在于，農(nóng)業(yè)機械化是依靠農(nóng)機裝備來替代人力作業(yè)，而數(shù)字農(nóng)業(yè)是指依靠數(shù)據(jù)來控制機械，實現(xiàn)自動化作業(yè)和智能化調(diào)節(jié)，沒有數(shù)據(jù)和軟件來控制的物聯(lián)網(wǎng)，本質(zhì)上還是工具，與機械農(nóng)業(yè)沒有實質(zhì)上的區(qū)別，掌握軟件平臺才能真正實現(xiàn)大數(shù)據(jù)、智慧農(nóng)業(yè)和數(shù)字經(jīng)濟。

2.2 數(shù)據(jù)利用化不高

數(shù)據(jù)是數(shù)字農(nóng)業(yè)的根本保證，當前政府同企業(yè)在數(shù)據(jù)采集上合作頻繁，但是往往沒有明確的利用化方向，缺少必須的數(shù)據(jù)運營手段，對采集數(shù)據(jù)的正確篩選、處理分析和建模應用等領域的工作跟進不夠及時，數(shù)據(jù)的采集與利用是一個相互促進的關系，只有不斷通過采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生農(nóng)業(yè)價值，才會形成長期有效的數(shù)據(jù)來源渠道。

2.3 數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展不足

目前我國農(nóng)業(yè)電商的模式是通過數(shù)字來驅動市場經(jīng)濟，但這種方式在市場推廣營運、產(chǎn)品特性突出、物流運輸?shù)确矫嬗泻芏嗝黠@的缺點，如果農(nóng)業(yè)電商的經(jīng)營方式以數(shù)據(jù)為基礎，利用市場資本來反向驅動農(nóng)業(yè)數(shù)字經(jīng)濟，一些問題的處理就變得簡單許多。我國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術的利用基本上都是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段，數(shù)字農(nóng)業(yè)的信息化和經(jīng)濟化水平不高，數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新突破的同時，也將帶動“全產(chǎn)業(yè)鏈”的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)快速提升[2]。

2.4 數(shù)據(jù)服務產(chǎn)品化不強

隨著數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)服務企業(yè)越來越多，但數(shù)據(jù)產(chǎn)品的服務能力完全依靠于所采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量，一些企業(yè)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體的服務水平不足，導致產(chǎn)品市場化受阻，只有通過持續(xù)積累高價值的數(shù)據(jù)，不斷增強數(shù)據(jù)產(chǎn)品的實用性，讓數(shù)據(jù)產(chǎn)品具有強大的生命力，才能開拓巨大的農(nóng)業(yè)數(shù)字化市場。

3 未來數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢

3.1 數(shù)據(jù)定制化供應

數(shù)據(jù)資源是數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的根本保證，當前我國數(shù)字農(nóng)業(yè)具有數(shù)據(jù)采集費用較高的問題，隨著數(shù)字農(nóng)業(yè)優(yōu)勢的顯現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集的組織成本會慢慢下降，同時農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)升級換代、公共數(shù)據(jù)的利用不斷開源、數(shù)據(jù)分析者的信息化水平逐漸增強，數(shù)據(jù)采集的綜合成本也逐漸減少。今后農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)服務企業(yè)將會逐步建立起自己的定制化數(shù)據(jù)供應系統(tǒng)，并且數(shù)據(jù)庫里以往采集的高價值數(shù)據(jù)信息，將會隨著企業(yè)的數(shù)字化服務能力提升而持續(xù)匯入到產(chǎn)業(yè)鏈中，通過交換、融合或再生來創(chuàng)造更多的價值，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務的數(shù)字化驅動。

3.2 國產(chǎn)數(shù)據(jù)模型得到發(fā)展

實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值是數(shù)字農(nóng)業(yè)最困難，也是最終的根本目標，硬件設施可以從國外買到，但對于后臺系統(tǒng)國外卻對我國嚴防死守，所以必須掌握實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值模型的核心技術。目前國與國之間的科技力量競爭不斷加劇，引進科技成果的壁壘持續(xù)增高，同時國內(nèi)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式存在很大差別，因此不能直接套用國外的數(shù)據(jù)模型。我國不斷鼓勵科研成果的轉化利用，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)模型的跨界合作正在逐步深入，所以農(nóng)業(yè)核心數(shù)據(jù)模型的自主研發(fā)在今后一定會實現(xiàn)。

3.3 農(nóng)業(yè)機械智能化加快

農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)業(yè)智能化最根本的區(qū)別就在于“數(shù)據(jù)驅動”，“中國制造2025”明確要把“智能制造”作為今后的努力方向。順應時代發(fā)展，海爾等一些國內(nèi)的制造企業(yè)已經(jīng)逐步進行數(shù)字化轉型升級，從而獲得新的經(jīng)濟增長點，農(nóng)機企業(yè)也必須通過數(shù)據(jù)來對農(nóng)機裝備賦能，適應數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，完成從農(nóng)機制造商向農(nóng)機服務商的轉型升級目標[3]。

3.4 產(chǎn)業(yè)鏈向虛擬化方向發(fā)展

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)數(shù)字化水平的逐漸提高，數(shù)字化驅動的農(nóng)機智能與商業(yè)智能同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營聯(lián)系越來越緊密，數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈將慢慢走進網(wǎng)絡世界中，通過互聯(lián)網(wǎng)進一步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化的映射，數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈虛擬化會慢慢消除農(nóng)業(yè)信息不對稱，提高產(chǎn)業(yè)整體效率，促進數(shù)字農(nóng)業(yè)更好更快的發(fā)展。

3.5 供應鏈金融普惠化

近年來，供應鏈金融高速提升，2020年我國供應鏈金融的市場規(guī)模已達到14.98萬億元，供應鏈金融是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)提升的重要環(huán)節(jié)，可以改善資金流從而促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、尤其是中小型企業(yè)的良好發(fā)展。依靠物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能等一系列科技手段，數(shù)字農(nóng)業(yè)會進一步促進中小企業(yè)逐漸融入到農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系中，為供應鏈金融普惠化打下良好的發(fā)展基礎。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)虛擬化的同時，會使其變得更加透明，信用責任也更容易得到保證，因此金融風險的量化管理也變得不再復雜。

3.6 數(shù)據(jù)安全更加重視

不管是地塊的信息數(shù)據(jù)，還是企業(yè)的經(jīng)營數(shù)據(jù)都能直接表現(xiàn)出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體或企業(yè)的當前情況，數(shù)據(jù)促進農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時，也有被泄露和亂用的風險，所以保證數(shù)據(jù)安全也是農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展不可忽視的問題，存儲和使用數(shù)據(jù)的信息化系統(tǒng)的安全性要求越來越高，數(shù)據(jù)所有權的保證也會隨著法律的不斷優(yōu)化而徹底解決。

4 數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展領域

4.1 智能農(nóng)機裝備

智能農(nóng)機裝備是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要工具，通過物聯(lián)網(wǎng)和信息化技術可以達到最優(yōu)的農(nóng)業(yè)實施方案，從農(nóng)作物耕種收等各個環(huán)節(jié)來降低農(nóng)業(yè)成本，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)增收，從規(guī)模化種植角度，能夠實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)[4]。

4.2 智能灌溉

提高澆灌效率和避免水資源浪費是農(nóng)業(yè)良好發(fā)展的根本要求，可以依靠建設可持續(xù)和高效節(jié)本的智能灌溉系統(tǒng)來達到節(jié)約水資源的目的。目前以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的智能灌溉系統(tǒng)，可以利用空氣濕度、土壤濕度、土壤溫度和光照度等參數(shù)進行精準的計算，從而根據(jù)用水需求來進行智能化控制灌溉，大大提高效率且降低成本。

4.3 農(nóng)業(yè)無人機

無人機在農(nóng)業(yè)領域具有廣泛的應用，可以用來進行農(nóng)作物生長情況檢測、農(nóng)業(yè)攝影、農(nóng)作物植保和牲畜管理等。農(nóng)業(yè)無人機可以提高監(jiān)測效率、降低監(jiān)測成本，同時還可以采集大量的數(shù)據(jù)傳輸至后臺。

4.4 智能溫室

智能溫室可以連續(xù)不間斷地測量溫室內(nèi)的各項環(huán)境數(shù)據(jù)，包括室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、光照度和土壤濕度等，當這些重要的參數(shù)超出設定的正常范圍時，系統(tǒng)會對這些參數(shù)進行分析和評估，并做出自動響應，將這些參數(shù)的誤差進行校正，從而使溫室的環(huán)境保持在農(nóng)作物生長的最佳范圍內(nèi)，極大地降低了人力和物力成本。

4.5 收獲監(jiān)測

收獲監(jiān)測不只是針對農(nóng)作物產(chǎn)量這一個指標，而是對收獲環(huán)節(jié)所有可能影響最終收獲量的因素進行監(jiān)測，包括糧食含水量、糧食飽滿度、糧食破碎量和總收獲量等。對在收獲監(jiān)測中獲得的實時數(shù)據(jù)進行有效的分析處理，可以輔助農(nóng)民做出正確的決斷，從而降低成本，增加產(chǎn)量。

4.6 土壤監(jiān)測系統(tǒng)

土壤監(jiān)測系統(tǒng)主要用來監(jiān)測和改良土壤綜合性能，避免土壤退化，此系統(tǒng)可以監(jiān)測土壤的大部分重要參數(shù)(包括土壤緊實度、蓄水保墑能力、土壤溫度等)，從而防止土壤板結、土壤侵蝕等。

4.7 農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)可以為農(nóng)業(yè)工作者和相關企業(yè)提供數(shù)據(jù)收集和管理功能。得到的數(shù)據(jù)被存儲和分析從而為使用者提供決策依據(jù)，農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)還可以用來建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)模型。其優(yōu)勢包括為使用者作出重要決策時提供了理論數(shù)據(jù)支持，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合管理能力。

5 互聯(lián)網(wǎng)巨頭布局數(shù)字農(nóng)業(yè)案例

5.1 阿里巴巴：盒馬村

阿里巴巴數(shù)字農(nóng)業(yè)事業(yè)部始終將農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化轉型升級作為戰(zhàn)略目標，力爭盡快建成1000個高效規(guī)?；臄?shù)字農(nóng)業(yè)示范基地。從去年開始，阿里巴巴數(shù)字農(nóng)業(yè)事業(yè)部更是全面加緊了對盒馬村的布局和建設，以希望先于其它企業(yè)完成數(shù)字農(nóng)業(yè)示范基地建設的戰(zhàn)略任務。

盒馬村并不是指某一個村落，而是所有為盒馬種植農(nóng)產(chǎn)品的村落的統(tǒng)稱，盒馬村模式是新時代農(nóng)村轉型升級的一個標桿，根據(jù)訂單情況，針對不同的村落，因地制宜地發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，讓種植戶和銷售企業(yè)直接對接，從而使優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品快速入城，同時將城里的優(yōu)質(zhì)資本引進村落，形成良性循環(huán)。通過阿里巴巴建設的“產(chǎn)—供—銷”一體化平臺，讓原本分散孤立的村落緊密聯(lián)系在一起，成為現(xiàn)代數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，種出更優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，讓農(nóng)民獲得更大的收益。

依托阿里云技術和淘寶電商平臺，盒馬模式幫助農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的種植端和銷售端實現(xiàn)了數(shù)字化的升級，盒馬利用其強大的銷售匯聚能力，解決了小農(nóng)戶難銷售的問題，改變了以往小農(nóng)生產(chǎn)模式產(chǎn)銷散亂的面貌，幫助農(nóng)戶降低了風險，開拓了銷售渠道，提高了銷售效率。據(jù)有關新聞報道，截至2020年底，上海、江蘇、海南等全國13個省、市、自治區(qū)已經(jīng)建立盒馬村，盒馬村模式為我國數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了良好的參考。

5.2 京東：京東農(nóng)場

從2018年開始，京東農(nóng)場便逐步進行數(shù)字化農(nóng)業(yè)的試驗，京東農(nóng)場廣泛同全國各地的高標準農(nóng)場開展合作，共同建立更高品質(zhì)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，全面實行農(nóng)作物標準化和規(guī)范化種植，從源頭開始建立農(nóng)作物全程可視化追溯性模式，讓農(nóng)作物從田間到餐桌的安全性得到保證，全面提升京東農(nóng)場的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。其建立的“京品源”品牌，擁有產(chǎn)銷一體化的全套服務體系，對京東農(nóng)場的農(nóng)產(chǎn)品在品牌、品質(zhì)、供應、產(chǎn)銷等方面進行全面的支撐。

根據(jù)有關新聞報道，京東農(nóng)場進行了廣泛的戰(zhàn)略布局，截至2020年底，其已經(jīng)在全國各地建立了17個示范農(nóng)場。從農(nóng)產(chǎn)品的種植、加工、運輸，到供銷的各個階段，京東農(nóng)場利用區(qū)塊鏈、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)進行賦能，徹底改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)銷模式，為數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展作出了重要貢獻。

5.3 華為：聯(lián)手北大荒，助力數(shù)字化轉型

技術實力雄厚的華為，一直希望利用其技術優(yōu)勢，幫助傳統(tǒng)企業(yè)進行轉型升級。2019年8月，華為同北大荒農(nóng)墾集團簽定了戰(zhàn)略合作協(xié)議，按照協(xié)議內(nèi)容，雙方將建立長期的戰(zhàn)略合作伙伴關系，彼此會充分利用行業(yè)地位和自身技術為另一方提供全面的幫助，貫徹取長補短、互惠互利的原則，在人才培養(yǎng)、平安墾區(qū)、智慧農(nóng)業(yè)、華為云建設等多方面進行密切合作，攜手探索數(shù)字農(nóng)業(yè)的新發(fā)展模式，全面開展北大荒集團的轉型升級。

華為除了和北大荒合作以外，還將利用其大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能及5G技術與袁隆平團隊共同打造“互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)場”。

5.4 騰訊：AI技術種黃瓜

騰訊作為互聯(lián)網(wǎng)巨頭之一，也依靠其技術優(yōu)勢早早進入到數(shù)字化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。2018年，騰訊利用AI技術試驗種植黃瓜，根據(jù)網(wǎng)上資料顯示，其種植的AI黃瓜產(chǎn)量高達57kg·m-2。

根據(jù)網(wǎng)上有關資料介紹，騰訊種植的AI黃瓜是在完全依靠人工智能技術建立的生態(tài)系統(tǒng)中生長的，該生態(tài)系統(tǒng)中的所有氣候條件，如溫度、濕度等都是按照最適宜黃瓜生長的條件進行控制的，而且這些參數(shù)全都和AI系統(tǒng)連接在一起，此AI系統(tǒng)可以實時監(jiān)控溫度、濕度等參數(shù)，按照這些參數(shù)的改變來控制機器人操作，以往需要人力來完成的工作可以由人工智能系統(tǒng)和機器人替代。