AI+农业：助力智慧农业发展

熊竟宏 任新平

[摘要]2020年中央一号文件继续关注“三农”问题。面对众多挑战，减少农业对自然资源的依赖，提升农产品生产效率与质量，智慧农业已成为必然发展趋势。通过AI与农业的有机结合，可以实现优质选种、土壤智能检测、实时监控作物生长和智能耕作等，有力促进智慧农业产业升级。在政府主导支持下，采取进一步完善基础设施、加强相关人才培养、落实相关补贴等措施，将进一步促进AI与农业产业的融合应用，推进智慧农业的发展。

[关健词]AI;助力;智慧农业

[中图分类号]F323.3 [文献标识码]A

1 我国农业发展历程

学界普遍认为农业有四个阶段。农业1.0是传统农业时代，农业生产主要依靠人力和畜力;农业2.0是机械化农业时代，以机械工具代替人力耕作，实现大规模机械化，主要以农场为代表。农业3.0以应用单一信息技术和局部生产自动化为特征，美丽的乡村和安全可靠的农产品是其主要产物，有机组合了第一产业和第二产业。农业发展的最高阶段是农业4.0，充分整合资源，实现农业的智能化，无人化，农业生产过程可控具高效，不受自然环境约束。融通一二三产业，把工业产业链发展方式引入农业，发展‘第六产业”。

根据农业农村部消息，2019年全国农作物综合机械率超过了70%，基本完成农业2.0阶段的普及，农业生产效率有效提高。只有少部分偏远地区仍处于传统农业阶段，机械化还没有实现。农业3.0占全国15%左右，主要出现在经济发达地区，依靠政府力量推动，进行积极探索。小范围的产业园和研究所开始了4.0阶段的探索。

现代信息技术的发展，使得人工智能在农业产业中崭露头角，为农业4.0时代的到来莫定了基础。2016年，我国成立了智慧农业产业联盟，农业技术科研工作越来越受到政府和社会重视，一系列高科技智能化运作技术研发成功，逐渐从实验室走向农田，应用于智慧农业实际建设。我国农业4.0时代是完全数字化的时代，但是，2019年4月发布的《2019全国县域数字农业农村发展水平评价报告》的结果显示，2018年全国县域数字农业发展水平仅为33%，生产经营数字化的水平只有18.6%。在推进智慧农业发展进程中，还有许多问题需要解决，需要政府的统筹规划。

2 智慧农业概述

智慧农业是现代农业发展的最高阶段，将最新科技信息技术与传统农业深度融合，促进生产，经营和服务领域的智能化，实现农业信息感知，智能决策，推动农业产业链的全方位升级，使农业系统运转更具效率，更精准，可追溯，可持续发展。2019年人工智能在农业应用对话交流活动中，农业农村规划设计研究院的张辉院长提出，人工智能在现代农业中的应用就是智慧农业。现如今，智慧农业的发展还处于初级阶段，尚不能全方位进行资源软整合，智能化程度不高，有些生产过程还未能涉及，处于农业3.0到4.0的中间地带。

智慧农业生产，需要精准控制各种原料的使用，针对不同农作物，控制培养环境，既充分利用现存的资源，又不会对环境造成污染。此外，借助物联网，云计算等现代技术，还能追溯生产全过程，确保生产安全，给予消费者安心。通过使用人工智能装备，还可以减少人工参与，大大提高生产效率。

3 AI助力农业产业升级

AI即人工智能，目前还没有统一的定义，2019版的《人工智能安全标准化白皮书》明确提出，人工智能系统是利用一种数字计算机或者其他由计算机控制的机器来模拟、延伸和扩展人的智能，感知周围环境、获取相关知识并且使用，以获得最佳结果的理论、方法、技术及应用的系统。发展人工智能的主要目的是使智能机器像人一般，會听、会看、会说、会行动、会学习、会思考等。经过多年人工智能技术的探索和发展，人工智能的应用潜力巨大。目前世界主要国家都把人工智能作为国家发展战略。

从2018年开始，阿里巴巴，腾讯等中国互联网企业开始进一步涉足智能生产和农业。目前，人工智能在农业领域的应用主要分为生产性应用和经营性应用。基于机器视觉和图像识别，AI可以从选种、土壤检测、智能耕作等方面助力智慧发展，助推农业产业升级。

3.1 AI帮助选种

种子是起源，直接决定了作物的好坏，而这又取决于种子基因。依靠人工智能，可以对种子的基因进行扫描，选择最优良的品种，根据各品种特性，给予最适合的生长条件，为高效高质生产提供保障。

3.2 AI检测土壤

土壤为作物生长提供养料，不同作物对不同营养物质的需求不一样，需要对土壤中相关成分进行测量，然后针对不同作物添加不等量的养分。放置传感器收集土壤湿度，水分，含盐量等数据，通过人工智能模型特殊的算法，得出结论，告知农户土壤相关情况。

3.3 AI实时监控作物生长状况

通过无人机巡视，不间断拍摄植物生长状态，各区域杂草情况，这些图片传输到终端，基于图像识别技术，利用机器的深度学习，采用特定的算法和模型，进行深度挖掘，提取图片中的有效信息。不仅能了解作物的成熟情况，还能实现对作物病虫害等问题的识别和监控，通过智能植物识别软件，农户上传照片就能识别作物各种病虫害，软件会给出相应解决方案。

3.4 AI实现智能耕作

农业机器人模拟人的视觉功能，通过学习，能分析和判断哪些是杂草需要清除，哪里需要浇水施肥，哪些作物已经成熟需要采摘。机器人会对实际情况做出判断，然后自动做出反应。随着数据收集越来越多，机器人作业效率更高，越来越少的人工参与到农业生产中，生产效率大大增加，实现精准种植，无人化种植。

4 AI+农业发展建议

发展智慧农业是一项民生工程，需要政府有限度的做好上层规划设计。我国政府先后组织制定和出台了《国家信息化发展战略纲要》，《新一代人工智能发展规划》等一系列上层产业政策规划文件，提出了推动现代人工智能信息技术与新一代农业融合发展的战略要求。目前，我国利用人工智能推动农业发展只是处于起步的初级阶段，只在小范围应用，属于小规模实验性质。为进一步促进入工智能与农业的融合应用，推进智橄农业的发展，提出以下建议。

4.1 进一步完善基础设施，提升农业信息化水平

水利，交通，邮政等基础设施需要进一步改善，为智慧农业的发展奠定基础。人工智能决策需要数据支撑，网络支撑，需要相应增加网络方面的投资，保证网络速率，为后期数据采集和传递打好基础。建立健全信息共享平台，逐步加大政府向社会数据开放程度，促进农业信息交流。此外，需要提升智能化设备的供给，提升传感器的精确度和抗干扰性，便于农业数据精准采集。

4.2 加强相关人才培养，提升科研转化效果

智慧农业還处于起步阶段，还存在核心技术和装备创新能力不足等问题，需要科研人员进一步努力攻克这些难关。一方面要加强科研经费投入，鼓励高校培养农业与信息多学科交叉的人才，增加新鲜血液，加强人才培养和创新研究基地的融合，增强学生的实践能力，引导学生毕业后继续从事农业研究，加快实验研发成果转为民用。另一方面要组织成立专业人才培训机构，提升一线农民专业能力，培养新型农业经营主体，让他们学会相关知识，学会运用互联网学习，学会操作现代智能装备。

4.3 落实相关补贴，加强政府支持

不管是技术研发还是农户购买智能装备，都需要高额成本，政府需要完善相应的补贴政策并落实，减轻负担，提升积极性，鼓励AI与农业的融合研究，对有杰出贡献的科研机构，员工和企业给予资金支持或税收优惠。

5 结语

虽然现阶段智慧农业发展仍处于初级阶段，AI只能在特定的环境中应用，难以普遍推广;但人工智能前景美好，相信通过广大研究者的不断努力，攻坚克难，在不远的未来，人工智能将和农业现代技术更好的融合，促进农业智慧发展，为农业4.0打好坚实基础。

[参考文献]

[1]罗锡文.农业人工智能的应用和思考[J].中国农村科技，2019（05）：16-19.

[2]赵春江.智慧农业发展现状及战略目标研究[J].智慧农业，2019（01）：1-7.

[3]李道亮.农业4.0——即将到来的智能农业时代[J].农学学报，2018（01）：207-214.

[收稿日期]2020-04-16

[作者简介]熊竟宏（1996-），女，四川广安人，河南工业大学硕士研究生在读，研究方向：农业管理;任新平（1970-），男，经济学博士，河南工业大学经济贸易学院副教授，研究方向：粮食经济、现代物流。