關(guān)于未來(lái)農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)機(jī)裝備
中國(guó)農(nóng)機(jī)院科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展部研究員呂黃珍：
目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨沒人和沒利兩大難題。截至2015年，我國(guó)農(nóng)村人口為6.06億，比2010年減少6500萬(wàn)人，年均減少1300萬(wàn)人，農(nóng)村人口比例由50.05%下降到44.12%。
2015年，我國(guó)糧食總產(chǎn)6.21億噸，進(jìn)口1.25億噸，進(jìn)口占總產(chǎn)量的20.1%，同比增加24.2%，糧食進(jìn)口總量比2010年翻了一倍多；大米、小麥、玉米等主糧價(jià)格均超過(guò)國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格的50%，糧棉油糖等大宗農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口到岸價(jià)每噸比國(guó)內(nèi)低1000元，例如，大豆每噸收購(gòu)價(jià)4100元左右，阿根廷大豆在中國(guó)分銷價(jià)3100元。按年人均糧食450千克計(jì)算，如果2020年我國(guó)人口達(dá)到16億，則需糧食總量為7.2億噸，但目前我們還缺口1億噸左右。
因此，未來(lái)農(nóng)業(yè)要討論和解決的是由誰(shuí)來(lái)種地、怎樣種地，農(nóng)機(jī)行業(yè)怎么樣和怎么辦的問題。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的根本出路在于機(jī)械化。當(dāng)前，中國(guó)已經(jīng)成為農(nóng)機(jī)制造和使用大國(guó)。在經(jīng)過(guò)十年黃金發(fā)展期后，中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)總產(chǎn)值年均增幅在2014、2015、2016年分別為8.55%、7.4%和5.8%，進(jìn)入了深度調(diào)整期。2017年1—4月，2396家以上農(nóng)機(jī)企業(yè)中有270家出現(xiàn)虧損，行業(yè)固定資產(chǎn)計(jì)劃投資額同比下降11.04%，拖拉機(jī)、收獲機(jī)、飼料機(jī)械產(chǎn)量不同程度下滑、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)出現(xiàn)標(biāo)志性變化，產(chǎn)銷兩不旺。
目前，我國(guó)農(nóng)機(jī)發(fā)展存在幾個(gè)問題：一是機(jī)械化發(fā)展不平衡，綜合生產(chǎn)效率低，機(jī)械化主要集中在糧食作物及其耕種收環(huán)節(jié)，而林果、經(jīng)濟(jì)作物、養(yǎng)殖、丘陵山地等關(guān)鍵設(shè)備缺失；二是重田間、輕產(chǎn)后，產(chǎn)后損失嚴(yán)重，增產(chǎn)不增收，配套體系不完善；三是信息化、智能化等高端農(nóng)機(jī)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力不足，規(guī)模農(nóng)場(chǎng)使用的高端農(nóng)機(jī)裝備大量依賴進(jìn)口。
我國(guó)的農(nóng)機(jī)發(fā)展必須符合實(shí)際需要，具有強(qiáng)適性、效率高、高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，由產(chǎn)中向產(chǎn)前和產(chǎn)后延伸，由主要糧食作物向優(yōu)勢(shì)經(jīng)濟(jì)作物發(fā)展，由種植業(yè)向養(yǎng)殖與加工業(yè)拓展，由關(guān)鍵環(huán)節(jié)裝備向全程裝備配套，由農(nóng)業(yè)應(yīng)用向全面裝備農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展，促進(jìn)增產(chǎn)增效、資源節(jié)約與環(huán)境友好。
我國(guó)的農(nóng)機(jī)行業(yè)，進(jìn)入了一個(gè)矛盾發(fā)展的階段。一方面，在一系列強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)富農(nóng)政策推動(dòng)和農(nóng)業(yè)發(fā)展需求拉動(dòng)下，我國(guó)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平快速提升；另一方面，農(nóng)機(jī)工業(yè)進(jìn)入深度調(diào)整期，農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)缺失、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不足、產(chǎn)業(yè)集中度低、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力弱等問題突出，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)型升級(jí)需求迫切。8月23—24日，在2017中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第314次青年科學(xué)家“互聯(lián)網(wǎng)+未來(lái)農(nóng)業(yè)裝備”論壇上，一群行業(yè)精英青梅煮酒，論道當(dāng)農(nóng)機(jī)遇到“互聯(lián)網(wǎng)+”，探討農(nóng)機(jī)行業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng)+”大潮中的何去何從。
關(guān)于未來(lái)新型智慧農(nóng)業(yè)
北京新型智慧農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng)陳袁華：
當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、工場(chǎng)化的生產(chǎn)需求，這就為智慧農(nóng)業(yè)帶來(lái)前所未有的增長(zhǎng)機(jī)遇。
據(jù)測(cè)算，從2017年到2010年，我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)體系集成的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層級(jí)將會(huì)有至少20%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率。從消費(fèi)者角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)的真正價(jià)值，在于其兩層級(jí)數(shù)，即服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)分析及應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2020年，兩者將占物聯(lián)網(wǎng)整體增長(zhǎng)的60%，剩下的各層技術(shù)——身份識(shí)別與安全、物聯(lián)網(wǎng)骨干（云和平臺(tái)）、通信和物聯(lián)技術(shù)則是助力因素，增長(zhǎng)潛力較低。
到2020年末，行業(yè)企業(yè)將會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)上花費(fèi)近2500億歐元，他們需要知道哪些智慧農(nóng)業(yè)體系集成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生非常大的價(jià)值。想要做出正確決定，就要知道如何用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)具體的商業(yè)挑戰(zhàn)，識(shí)別出未來(lái)智慧農(nóng)業(yè)體系中一系列物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。
企業(yè)在設(shè)備失靈或出現(xiàn)故障的時(shí)候，不可避免地要遭受時(shí)間和金錢的損失。很多企業(yè)就算沒有任何維護(hù)的需要，每年也都為了遵守固定的維護(hù)時(shí)間而花費(fèi)資金，同時(shí)其設(shè)備供應(yīng)商也會(huì)進(jìn)行常規(guī)的電話回訪。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以預(yù)測(cè)和檢測(cè)出設(shè)備何時(shí)需要維護(hù)，減少或消除計(jì)劃外的停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)維護(hù)周期并減少成本。
聯(lián)網(wǎng)工廠和生產(chǎn)基地可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整來(lái)提升質(zhì)量和效率、減少浪費(fèi)。
并且，物聯(lián)網(wǎng)可以讓用戶對(duì)于庫(kù)存和供應(yīng)鏈的狀態(tài)有更深入的掌握，跟蹤庫(kù)存地點(diǎn)和狀態(tài)，包括溫度、濕度和損壞情況等。用戶在具備了整個(gè)供應(yīng)鏈上監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的能力后，可以增加處理和響應(yīng)時(shí)間，減少缺貨和庫(kù)存積壓的情況，并改善適時(shí)生產(chǎn)流程。
物聯(lián)網(wǎng)的智能儀表傳感器非常適合用來(lái)增加系統(tǒng)效能。例如，這些傳感器可以增加任務(wù)完成的透明度，還能提供行管信息來(lái)幫助減少工作站之間的傳送時(shí)間，同時(shí)也可以用在裝配區(qū)域，以幫助識(shí)別產(chǎn)品狀態(tài)及定位工具、配件和原料。如果將農(nóng)業(yè)機(jī)械上配置新型傳感器、無(wú)線聯(lián)網(wǎng)和車內(nèi)處理系統(tǒng)，其互聯(lián)性將大大提高。聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)具有更好的導(dǎo)航能力、安全性能和舒適性。在未來(lái)的5—10年，聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)的部分功能將日趨成熟。
物聯(lián)網(wǎng)在遠(yuǎn)程病蟲害監(jiān)測(cè)方面也發(fā)揮著重大作用，可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控生產(chǎn)基地病蟲害的發(fā)生狀況、改善主糧品種的健康狀況并降低治療成本。
關(guān)于我國(guó)南方農(nóng)機(jī)化技術(shù)發(fā)展
湖北省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程研究設(shè)計(jì)院院長(zhǎng)陳源：
目前，我國(guó)南方旱地作業(yè)機(jī)械雖然應(yīng)用范圍廣，但限于地塊小而使用受限；水田作業(yè)機(jī)械存在效率偏低，受地形影響大等問題；山地作業(yè)機(jī)械機(jī)具少，針對(duì)性裝備缺乏。我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化已進(jìn)入中級(jí)發(fā)展階段，但整體發(fā)展不平衡，主要體現(xiàn)在糧食作物機(jī)械化水平高，經(jīng)濟(jì)作物與特色作物機(jī)械化水平低；北方平原機(jī)械化水平高，南方丘陵地區(qū)機(jī)械化水平。
在“適度規(guī)?！睏l件下，農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)為統(tǒng)一耕作、規(guī)模化生產(chǎn)，新形勢(shì)下南方農(nóng)機(jī)技術(shù)需求為信息化、智能化。因此，未來(lái)南方農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究應(yīng)注重區(qū)域特色糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化模式及全程機(jī)械化裝備，要基于適度規(guī)模的南方特色作物農(nóng)藝研究進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備開發(fā)。
關(guān)于蔬菜智能化生產(chǎn)機(jī)械發(fā)展
河南科技大學(xué)研辦主任金鑫博士：
我國(guó)蔬菜種植面積一直保持穩(wěn)定，產(chǎn)量年均增長(zhǎng)0.5%，預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到8.36億噸；而蔬菜食用消費(fèi)年均增長(zhǎng)1.5%，預(yù)計(jì)未來(lái)10年將達(dá)到2.39億噸。需求的持續(xù)增長(zhǎng)，促進(jìn)了我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。今年，我國(guó)加強(qiáng)了設(shè)施蔬菜、“南菜北運(yùn)”工程建設(shè)，建立了特色蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系?？傮w來(lái)看，我國(guó)蔬菜生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，均衡供應(yīng)水平提高，區(qū)域布局持續(xù)優(yōu)化，流通格局基本形成。
但我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)也存在種植模式局限性強(qiáng)、農(nóng)機(jī)裝備應(yīng)用難，農(nóng)資成本逐年攀升、價(jià)格優(yōu)勢(shì)持續(xù)難，生產(chǎn)環(huán)節(jié)管理粗放、蔬菜品質(zhì)保障難，規(guī)?；a(chǎn)程度低、種植效益提高難等問題。
我國(guó)正處于由個(gè)體生產(chǎn)向集約化、規(guī)?；a(chǎn)的轉(zhuǎn)換期，雖然設(shè)施蔬菜發(fā)展迅猛，但種植農(nóng)藝、技術(shù)裝備和管理措施不統(tǒng)一，各環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展不均衡，人工勞作與機(jī)械生產(chǎn)等多種手段并存。在美國(guó)，37個(gè)州從事蔬菜生產(chǎn)，生產(chǎn)布局區(qū)域化特征明顯。生產(chǎn)模式也呈現(xiàn)露地規(guī)?；?、設(shè)施工廠化、庭院式種植，并實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化生產(chǎn)，在主要環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了智能化管控，充分運(yùn)用衛(wèi)星導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛、計(jì)算機(jī)輔助及智能傳感器等系統(tǒng)，依托大數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行智能決策。再以日本為例，蔬菜為分散生產(chǎn)，集中供應(yīng)，設(shè)施生產(chǎn)占主導(dǎo)地位，集約化程度高，基本實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化。同時(shí)，日本充分運(yùn)用機(jī)器人、信息感知與決策處理等技術(shù)，指導(dǎo)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)。其嫁接機(jī)器人、葉狀蔬菜全自動(dòng)栽植機(jī)、根類蔬菜包裝機(jī)等居領(lǐng)先水平。
未來(lái)，隨著品種品質(zhì)消費(fèi)的升級(jí)，國(guó)民更加注重綠色優(yōu)勢(shì)安全生產(chǎn)，我國(guó)蔬菜設(shè)施發(fā)展將面臨新的挑戰(zhàn)，蔬菜設(shè)施亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)，隨著以需求為導(dǎo)向的農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革推進(jìn)，行業(yè)又迎來(lái)新的機(jī)遇，“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”助力生存方式變革和產(chǎn)業(yè)鏈重組，成為驅(qū)動(dòng)蔬菜生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力提升的新引擎。
關(guān)于現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)發(fā)展
《農(nóng)業(yè)工程》雜志執(zhí)行主編王艷紅：
物理農(nóng)業(yè)是相對(duì)于化學(xué)農(nóng)業(yè)而言的，是以電、磁、聲、光、熱等物理學(xué)原理為基礎(chǔ)，應(yīng)用特定的物理技術(shù)處理農(nóng)產(chǎn)品或改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，減少化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品的投入，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。物理農(nóng)業(yè)是與環(huán)境相和諧的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，是產(chǎn)業(yè)鏈延伸型的農(nóng)業(yè)空間拓展路徑，是建設(shè)環(huán)境友好型新農(nóng)村社區(qū)的新理念。
物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)運(yùn)用于農(nóng)業(yè)發(fā)展的各個(gè)方面。例如種子電場(chǎng)處理技術(shù)，通過(guò)模擬大自然的電場(chǎng)效應(yīng)，使種子內(nèi)部正負(fù)電荷在播種前就有序排列，縮短種子在土壤里的萌發(fā)期，催動(dòng)種子較快發(fā)育。再如聲波助長(zhǎng)技術(shù)，對(duì)植物施加一定頻率的聲波，當(dāng)聲波的頻率與植物本身生理系統(tǒng)的頻率一致時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振，從而提高植物活細(xì)胞內(nèi)電子流的運(yùn)動(dòng)速度，促進(jìn)各種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、傳輸和轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)植物的光合作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。
但我國(guó)現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程發(fā)展尚處于起步階段，相關(guān)技術(shù)研究分散，總體科技水平不高：在技術(shù)研究上，基礎(chǔ)研究薄弱；在裝備研發(fā)上，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、科研能力弱、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)工藝和工業(yè)裝備落后，產(chǎn)學(xué)研體系脫節(jié)；各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用不平衡，地區(qū)之間技術(shù)推廣應(yīng)用發(fā)展不平衡。
針對(duì)以上情況，我國(guó)物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)發(fā)展應(yīng)在以下方面加強(qiáng)：一是強(qiáng)化學(xué)科基礎(chǔ)建設(shè)，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究、科技研究與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)科隊(duì)伍建設(shè)；二是加強(qiáng)科技創(chuàng)新力度，提升裝備生產(chǎn)能力，加快制定裝備生產(chǎn)和使用等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；三是加大示范推廣力度，促進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，建立科技示范基地，解決技術(shù)實(shí)用化、普及化的問題，加強(qiáng)宣傳，強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)。
關(guān)于深度學(xué)習(xí)與人工智能
北京理工大學(xué)宇航學(xué)院副教授丁艷：
根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食生產(chǎn)報(bào)告，由于污染和侵蝕問題，發(fā)達(dá)國(guó) 家自上世紀(jì)80年代中期以來(lái)，農(nóng)作物生產(chǎn)面積持續(xù)下降。糧食短缺將會(huì)是人類文明面臨的重大問題之一。如何有效利用規(guī)劃有限資源，對(duì)于提高生產(chǎn)能力至關(guān)重要。解決問題的答案就是傳感器、機(jī)器人和人工智能。
以的IntelinAir公司為例，其研究人員正在使用具有類似核磁共振成像功能的無(wú)人機(jī)來(lái)快速準(zhǔn)確地進(jìn)行農(nóng)田數(shù)據(jù)分析。搭載特定攝像頭的無(wú)人機(jī)利用可見光和紅外融合圖像，將數(shù)以千計(jì)的圖像數(shù)據(jù)寫入一個(gè)算法，然后將其編譯成一個(gè)單一的場(chǎng)景圖像，以顯示所覆蓋區(qū)域的狀況，一旦有問題就可以有針對(duì)性地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行相關(guān)處理，有效地提高了效率和生產(chǎn)力。
再如BlueRiverTechnology公司在2013年推出了一款LettuceBot，它看來(lái)和一般的拖拉機(jī)一樣，但其實(shí)它是一個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)器，可以在開過(guò)一片田地時(shí)，以每分鐘5000株的速度對(duì)菜苗進(jìn)行拍照，并通過(guò)算法及機(jī)器視覺來(lái)判斷每株植物是否是雜草，并對(duì)識(shí)別出的雜草噴灑農(nóng)藥。如果它判定一株植物是不健康的菜苗，它也會(huì)噴一下。通過(guò)這款機(jī)器，農(nóng)民可以減少90%的農(nóng)藥用量，且產(chǎn)量是人工種植的5倍。目前，此機(jī)器已經(jīng)在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用了。
由此說(shuō)明，人工智能是驅(qū)動(dòng)農(nóng)業(yè)智能精 準(zhǔn)化發(fā)展的關(guān)鍵。
關(guān)于農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)云平臺(tái)
中國(guó)農(nóng)機(jī)院機(jī)電所運(yùn)營(yíng)總監(jiān)張俊寧：
以精 準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備為支撐，以互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)為載體，構(gòu)建了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全程機(jī)械化遠(yuǎn)程控制服務(wù)體系。農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程云服務(wù)具有高并發(fā)、高頻發(fā)、類型多、數(shù)據(jù)量大、保存時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)安全等特性。
云服務(wù)中的數(shù)據(jù)采集是服務(wù)技術(shù)的關(guān)鍵，其采用了軟動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡技術(shù)，徹底解決了采集終端數(shù)量不斷增長(zhǎng)所帶來(lái)的壓力。應(yīng)用分布式緩存技術(shù)，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，使作業(yè)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。通過(guò)在程序中添加數(shù)據(jù)緩寫技術(shù)處理，可以應(yīng)對(duì)作業(yè)高峰期數(shù)據(jù)上傳高峰，確保無(wú)線通訊穩(wěn)定有序。
農(nóng)業(yè)云服務(wù)圍繞農(nóng)機(jī)作業(yè)耕、種、收、管等核心環(huán)節(jié)，面向多層次用戶群，提供從農(nóng)資—農(nóng)機(jī)—農(nóng)產(chǎn)品全鏈條的數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化處理、統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程運(yùn)維、精細(xì)化管理的物聯(lián)云服務(wù)。
（文章來(lái)源：農(nóng)機(jī)網(wǎng)）
凌小姐