宋懌，黃磊，程波，宋蓓

(中國水產(chǎn)科學研究院質(zhì)量與標準研究中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全控制重點實驗室，北京100141)

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知化養(yǎng)殖
——第四次工業(yè)革命下水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然趨勢

宋懌*，黃磊，程波，宋蓓

(中國水產(chǎn)科學研究院質(zhì)量與標準研究中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全控制重點實驗室，北京100141)

水產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)正處于發(fā)展的瓶頸期，必須與現(xiàn)代化技術相結(jié)合才能實現(xiàn)根本的轉(zhuǎn)變。文章提出了知化養(yǎng)殖的概念，并指出知化養(yǎng)殖作為新的生產(chǎn)方式，在實現(xiàn)養(yǎng)殖標準化的同時，也可以提高勞動效率以及資源轉(zhuǎn)化率；并在與多種養(yǎng)殖技術并存的形勢下，推動產(chǎn)業(yè)快速升級，實現(xiàn)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。對知化養(yǎng)殖從生產(chǎn)環(huán)節(jié)中“單個過程的知化”到“與新型IT技術的深度融合”，再到“人工智能+水產(chǎn)養(yǎng)殖”的技術路徑、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行了分析展望。研究表明知化養(yǎng)殖的趨勢已經(jīng)有所顯現(xiàn)，將成為突破水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級彎道超車的必然。[中國漁業(yè)質(zhì)量與標準，2017,7(3):8-14]

知化；水產(chǎn)養(yǎng)殖；技術革命；發(fā)展趨勢

中國是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，同時又是一個水產(chǎn)弱國。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要沿用消耗大量資源和粗放式經(jīng)營的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式[1]，呈現(xiàn)出“傳統(tǒng)的方法、落后的手段、低效的重復”的特征，要想突破瓶頸，必須依靠現(xiàn)代化的技術和方法實現(xiàn)根本的轉(zhuǎn)變。隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術的發(fā)展，第四次工業(yè)革命正在我們身邊發(fā)生。它是以互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)智能化、工業(yè)一體化為代表，以人工智能、清潔能源、無人控制技術、量子信息技術、虛擬現(xiàn)實為主的全新技術革命。它將像蒸汽革命、電氣革命、信息革命一樣改變各行各業(yè)，甚至我們的生活方式[2]。在此背景下，可以預見，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)將產(chǎn)生一種新的生產(chǎn)方式，它可以使養(yǎng)殖者的記憶力得到加深、認識能力得到加速、分析判斷能力得到加強，通過“天才式”設計“傻瓜式”操作[3]，不需要高深的專業(yè)知識，也沒有復雜的操作要求，在達到預期效果的同時將效率提高到全新水平，這就是知化養(yǎng)殖。

1 知化養(yǎng)殖是第四次工業(yè)革命帶來的顛覆

“知化”指“賦予對象認知能力”[4]。簡單地說就是讓機器、設備及其他事物擁有智能的過程。而知化養(yǎng)殖是指通過運用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新型IT技術成果，改變傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)方式。它將養(yǎng)殖過程分解成一系列關鍵技術流程，在這些流程模塊中植入智能，即將人類對于水產(chǎn)養(yǎng)殖相關的知識、經(jīng)驗通過模型、系統(tǒng)、軟件、APP等形式固化，從而實現(xiàn)生產(chǎn)目標、生產(chǎn)過程、放養(yǎng)飼喂收貨等關鍵環(huán)節(jié)控制精準化，使具備一般專業(yè)技能的養(yǎng)殖者，可借助這些模塊，僅進行簡單操作，即可應對大部分問題，達到預期的收獲，并能大大提高勞動生產(chǎn)率、資源利用率。

水產(chǎn)養(yǎng)殖涉及苗種投放、水質(zhì)管理、投入品采購、飼料投喂、病害防治、捕撈收貨等環(huán)節(jié)，此外苗種、藥品、飼料、運輸、銷售、餐飲等都是水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品生產(chǎn)供應鏈上的一環(huán)。從應用領域來講，水產(chǎn)養(yǎng)殖活動的各個環(huán)節(jié)都將成為養(yǎng)殖知化所要實現(xiàn)的對象。水產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)的未來注定要與IT產(chǎn)業(yè)完美結(jié)合，從而完成自身的“知化”。

2 知化養(yǎng)殖的需求分析

作為漁業(yè)大國，中國水產(chǎn)品總量連續(xù)27年保持世界第一。2009年以來，養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量占漁業(yè)總產(chǎn)量的比例保持在七成以上，2016年產(chǎn)量達5 100.05萬t[5]。但是規(guī)模大、產(chǎn)量多并不等于實力最強，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在面對資源約束、成本增加、需求升級等諸多挑戰(zhàn)時，存在生產(chǎn)方式粗放、技術手段落后、勞動密集、知識協(xié)同不足等缺陷。

2.1 知化養(yǎng)殖可以實現(xiàn)“傻瓜式操作”，改變管理靠個人經(jīng)驗的傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式

傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)方式原始、管理粗放，主要依靠生產(chǎn)者的知識儲備和經(jīng)驗積累[6]。生產(chǎn)者需要接受前期培訓或師傅傳授，完成基礎知識儲備。但只掌握書本上的知識還不夠，生產(chǎn)者往往需要經(jīng)過長期實踐，經(jīng)歷很多實際問題，完成經(jīng)驗積累，才能成為一個比較好的傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖技術人員。但即便如此，憑經(jīng)驗養(yǎng)殖科學性不足、重復性差，容易受水源、地區(qū)、季節(jié)、氣候等環(huán)境因素的影響，風險不可控。曾經(jīng)有在福建、廣東養(yǎng)蝦賺的盆缽滿貫的蝦農(nóng)，依靠“豐富經(jīng)驗”，到海南照方抓藥，養(yǎng)殖相同品種，應用相同的模式、投入品、作業(yè)流程，結(jié)果卻失敗了。即便是在相同的地方開展水產(chǎn)養(yǎng)殖，每一年的收益也可能差異較大。類似的情況在水產(chǎn)養(yǎng)殖領域相當普遍。

另外傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖由于沒有實現(xiàn)標準化，生產(chǎn)過程不可控、生產(chǎn)結(jié)果不穩(wěn)定，“盲目式”特征明顯：存在為求產(chǎn)量效益不顧水體承載量盲目增加投苗量的現(xiàn)象；存在養(yǎng)殖過程隨意性大，病害高發(fā)季節(jié)盲目使用藥物防病的現(xiàn)象；存在一旦發(fā)病盲目用藥，嘗試式投藥、超量超限濫用藥物的現(xiàn)象。這些都是影響水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量、消費安全、生產(chǎn)效益和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。

知化養(yǎng)殖，使具備一般專業(yè)技能的養(yǎng)殖者只需要簡單的應用培訓就能開展養(yǎng)殖活動，只需要觀看數(shù)字，相關設備會自動啟動。遇到復雜問題通過后臺，與本地或云端的專家系統(tǒng)、遠程技術專家終端系統(tǒng)(如飼料、藥物供應商等)相連，享受主動專業(yè)的技術咨詢和服務。改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式管理靠個人經(jīng)驗的方式，科學養(yǎng)殖、精益生產(chǎn)。

2.2 知化養(yǎng)殖可以提高勞動生產(chǎn)率，改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式生產(chǎn)靠人工的勞動時間、勞動強度的疊加方式

傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖是一項專業(yè)繁瑣的工作，不僅需要養(yǎng)殖人員具有相關專業(yè)知識和經(jīng)驗，還需要大量的勞動時間和強度。隨著中國“人口紅利”時代的逐漸結(jié)束，各行業(yè)人工成本逐年增加。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)同樣面臨著人工成本快速上升的問題。過去雇傭一個工人一年大約需要支付3 000～5 000元，而現(xiàn)在基本上每年要付出5萬到10萬元的成本，這在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)基本已成為普遍現(xiàn)象，并且成本還在不斷上升。

隨著養(yǎng)殖不斷被知化，將大量繁瑣、重復的勞動作業(yè)交給機器和系統(tǒng)，可以不斷解放勞動力，大大提高勞動生產(chǎn)率。據(jù)報道，位于廣東萬頃沙鎮(zhèn)某水產(chǎn)公司近兩年來通過利用機器設備等方式，在降低人工費用等生產(chǎn)成本的同時極大地提高了生產(chǎn)效率。一是該公司大面積使用全自動投料機。以前，每個大塘每天需要的飼料量達1 t，都是靠工人一袋一袋肩扛撒料，生產(chǎn)方式效率低下。使用全自動投料機后，飼料可以自動播撒，節(jié)省了不少人力和時間。二是在近267 hm2的魚塘中安裝有自動增氧機，可以自動監(jiān)測水中溶氧，從而控制增氧機開關，無需人力操作；通過使用機器設備，原來一個工人最多只能管理4 hm2魚塘，現(xiàn)在一個工人可以管理20多hm2魚塘。該公司還計劃盡快將傳統(tǒng)劃船換為電動船，工人們無需靠人力劃船就能輕松在魚塘內(nèi)行動。兩年來，該公司一線生產(chǎn)工人數(shù)量從40多人減少到15人，節(jié)約了50%左右的人工費，生產(chǎn)成本大大減少。

2.3 知化養(yǎng)殖可以在資源約束趨緊、供給壓力加大的外部形勢下，提高資源轉(zhuǎn)化率，確保供給的“質(zhì)量穩(wěn)定、供應穩(wěn)定、價格穩(wěn)定”

2009年，國土資源部發(fā)布的中國自然資源預警報告稱，雖然中國資源總量大，但又是世界人均占有量較低的資源小國。中國水產(chǎn)養(yǎng)殖面臨缺地、缺水、缺蛋白源的窘困環(huán)境[7]：1)中國水產(chǎn)養(yǎng)殖缺地。中國的人均可耕地面積本來就少，隨著國家城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展，房地產(chǎn)、工業(yè)等產(chǎn)業(yè)還會不斷擠壓水產(chǎn)養(yǎng)殖的空間，水產(chǎn)養(yǎng)殖用地會越來越少，而且使用成本(塘租)也越來越高。如北京、深圳等地，隨著城市化，轄區(qū)內(nèi)原有的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)基本消失，僅保留極少數(shù)產(chǎn)地發(fā)展休閑垂釣等特色養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。2)中國水產(chǎn)養(yǎng)殖缺水。一方面中國是世界上13個貧水國家之一，而且近年來中國的水質(zhì)惡化問題趨于嚴重，宜養(yǎng)水域縮減影響水產(chǎn)養(yǎng)殖。另一方面，近年來中國水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境污染較為嚴重，2015年國務院正式發(fā)布《水污染防治行動計劃》，明確提出在重點河湖及近岸海域劃定限制養(yǎng)殖區(qū)，將海水養(yǎng)殖面積控制在220萬hm2左右。3)中國水產(chǎn)養(yǎng)殖缺飼料蛋白源。中國飼料蛋白源嚴重依賴進口，魚粉、大豆、玉米等自給率都很低。中國每年消耗的魚粉約為160萬t(其中55%用于水產(chǎn)養(yǎng)殖)，其中100萬t依靠進口，占到六成以上，自給率不足40%。資源的“緊箍咒”日益趨緊成為中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展面臨的新困難。

與此同時，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+ ”時代來臨和生鮮電商發(fā)展，水產(chǎn)業(yè)態(tài)發(fā)展變化對產(chǎn)品的需求隨之升級。水產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要目標是保證產(chǎn)品“安全、優(yōu)質(zhì)、價廉、便利”的基礎上達到“質(zhì)量穩(wěn)定、供應穩(wěn)定、價格穩(wěn)定”[8]。知化養(yǎng)殖可以改變落后的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)精準養(yǎng)殖，減少資源的投入和浪費，提高土地、水資源利用率，提高飼料蛋白轉(zhuǎn)化率。

2.4 知化養(yǎng)殖可以在多種養(yǎng)殖技術模式并存的形勢下，推動產(chǎn)業(yè)快速升級，實現(xiàn)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變上的彎道超車

中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖至少有三千年的歷史，改革開放后更是取得了突飛猛進的發(fā)展，產(chǎn)量、規(guī)模達到前所未有的高度。但傳統(tǒng)的粗放式水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)方式仍占據(jù)很大的比例。

中國工業(yè)化的設施漁業(yè)起步于20世紀70年代。此類養(yǎng)殖生產(chǎn)投入依靠工程化的設施裝備，生產(chǎn)環(huán)境(水體)封閉或半封閉，生產(chǎn)管理依靠生產(chǎn)工藝實施良好管理，生產(chǎn)規(guī)程規(guī)范、可控，不易受自然環(huán)境影響。中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所開發(fā)的水利挖塘機組、葉輪式增氧機等邁開了水產(chǎn)養(yǎng)殖設施化的第一步。國外工業(yè)化的設施漁業(yè)則于20世紀80年代起步，代表國家有挪威、美國、日本等。目前中國與國外漁業(yè)發(fā)達國家在漁業(yè)智能化的探索上仍存在一定差距。以挪威為例，挪威的大型養(yǎng)殖場已實現(xiàn)三文魚飼料投喂、收獲、洗網(wǎng)、加工的完全自動化，只要定期維護便可實現(xiàn)1～2人管理全場所有事務。在丹麥，一個年產(chǎn)2 000 t的大型漁場也只需要兩個人管理[9]。近年來，中國在諸如工廠化高密度養(yǎng)殖海珍品、池塘循化水精養(yǎng)、養(yǎng)魚工船和深水網(wǎng)箱等方面取得了很大的進步，但與國外仍存在不同程度的差距。

正如同“我們將知化以往曾經(jīng)被我們電氣化的所有一切”所言，工業(yè)化的水產(chǎn)養(yǎng)殖是養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展與前幾次技術革命成果的結(jié)合，而下一步將在工業(yè)化的基礎上，借助新興信息技術，提高生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的自動化、智能化程度，實現(xiàn)“知化養(yǎng)殖”。因此應在工業(yè)化養(yǎng)殖設施裝備相關材料、工藝、制造等方面趕超國外先進水平的同時，在信息化領域的軟件系統(tǒng)平臺和硬件設施設備上同樣加大投入力度，使中國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展搭上以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等信息技術為特點的第四次工業(yè)革命的高速列車，高標準地完成工業(yè)化、信息化的兩化融合，實現(xiàn)彎道超車。不同類型水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)方式的對比詳見表1。

表1 不同類型水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)方式的對比Tab.1 Comparison table of different types of aquaculture production models

3 知化養(yǎng)殖的技術路徑、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

隨著信息技術革命的不斷深化，知化養(yǎng)殖的發(fā)展會呈現(xiàn)出一個漸進式的過程。開始時是對養(yǎng)殖生產(chǎn)活動中的一個或幾個技術流程進行知化，隨后不斷完善、升級，注入更多的智慧，最后將完成對整個行業(yè)的知化?？梢哉f，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)不斷知化的過程，正是其科學化、規(guī)范化、信息化、智能化的可持續(xù)發(fā)展過程。而這個過程大體上可以分為以下3個階段。

3.1 知化養(yǎng)殖1.0：單個過程的知化

近些年，在相關漁業(yè)部門、科研機構以及企業(yè)等的共同努力下，針對水質(zhì)監(jiān)控、病害防治、產(chǎn)品追溯、水產(chǎn)銷售等技術流程，在自動化、智能化方面取得了很多技術突破，許多流程不斷被注入智慧，水產(chǎn)養(yǎng)殖知化的發(fā)展初露端倪。

3.1.1 水質(zhì)在線監(jiān)測技術

水質(zhì)在線監(jiān)測技術，也叫水環(huán)境參數(shù)辨識技術，主要是在養(yǎng)殖水體中設置基于化學特性的水質(zhì)傳感器，感應測量對水生動物影響較大的水質(zhì)參數(shù)，并實時向本地或遠程的信息管理平臺上傳[10]。水質(zhì)在線監(jiān)測發(fā)展方向是應用集成傳感，從而實現(xiàn)對不同目標環(huán)境的水體進行多參數(shù)、實時、定時的參數(shù)采集?，F(xiàn)在一般是用一個集成探頭，感應測量養(yǎng)殖水體水溫、水深、溶解氧、pH和氧化還原電位等參數(shù)。未來還可集成電導率傳感器、氨氮傳感器等用于檢測鹽度和氨氮的濃度以及光照度、空氣溫度、風速等養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)。一般面積2 hm2以下的單個魚池只需安裝一個探頭，6.7 hm2以上的單個池塘需要安裝2個以上的探頭[11]。國內(nèi)外在水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)在線監(jiān)測方面的技術研發(fā)已有十多年的時間，現(xiàn)在已經(jīng)有比較成熟的技術和設備，并在江蘇、湖北、浙江等多主要養(yǎng)殖產(chǎn)區(qū)開展了比較廣泛的示范應用。

3.1.2 魚體行為特征參數(shù)辨識技術

魚體行為特征參數(shù)辨識技術主要基于機器視覺、水下攝像等技術。目前主要技術手段包括：通過采集魚體形狀、紋理和顏色等特征，實現(xiàn)種類識別，可以用于解決由同種魚病在不同魚種中癥狀表現(xiàn)不同而導致誤診的問題；在連續(xù)鏡頭的連續(xù)幀中將魚體與其背景進行分割，從而估算個體游速和方向，達到對水產(chǎn)行為觀測的目的[12]；通過水下攝像觀測養(yǎng)殖魚類攝食情況和水體中殘餌情況，并與自動投喂系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)精準飼喂。

3.1.3 魚病自助診斷技術和遠程診斷系統(tǒng)

綜合利用計算機技術、顯微圖像處理技術和網(wǎng)絡通信技術，構建跨平臺的水產(chǎn)養(yǎng)殖遠程動態(tài)圖像與傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)水產(chǎn)病害的遠程診斷[9]。通過該系統(tǒng)，養(yǎng)殖產(chǎn)地終端可向平臺上傳魚病癥狀信息參數(shù)(文字或圖片)，信息平臺通過自助診斷專家系統(tǒng)(本地或云端)或?qū)⑾嚓P信息發(fā)送給專家人員進行遠程會診，給出診斷意見，提供防治措施咨詢，支持安全用藥記錄，同時具有區(qū)域電子病歷統(tǒng)計功能。其中魚病自助診斷專家系統(tǒng)作為水產(chǎn)養(yǎng)殖信息化的重要組成部分，能夠加快水產(chǎn)病害信息的診斷速度，提高診斷的時效性和準確性。近年，一些研究學者運用現(xiàn)代科技手段探索能夠有效結(jié)合與魚病特征相適應的表示方法的處理算法、推理方法，并構建了疾病診斷專家系統(tǒng)。但是魚病診斷總是在魚病產(chǎn)生之后采取的處理方式。因此，如何與水質(zhì)監(jiān)測和預警、魚體行為特征參數(shù)辨識等集成形成一體化的系統(tǒng)是下一步的研究重點之一。

3.1.4 水產(chǎn)品追溯技術和系統(tǒng)

水產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管追溯系統(tǒng)覆蓋水產(chǎn)品供應鏈全程，其目的是記錄從原始材料至最終消費品的整個產(chǎn)品生產(chǎn)鏈的過程，涉及到自動識別技術、自動數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)通信技術等[13]。中國對此領域的技術探索始于2006年，其中中國水產(chǎn)科學研究院已制定出貫通養(yǎng)殖、加工、批發(fā)、零售和消費全過程且適用多品種的水產(chǎn)品追溯單元編碼規(guī)則與編碼生成技術，開發(fā)設計了水產(chǎn)品主體標識與標簽標識技術，建立了水產(chǎn)品供應鏈數(shù)據(jù)傳輸與交換技術體系，構建了可覆蓋全國的水產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯與監(jiān)管平臺，并開展了技術示范和應用[8]。在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，追溯系統(tǒng)可通過計算機軟件、智能手機APP、IC卡等技術手段，采集養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖水質(zhì)、投入品來源和使用、產(chǎn)品質(zhì)量檢測和銷售等生產(chǎn)、管理、流通信息。產(chǎn)品出場時形成商品獨一無二的追溯標簽，附加追溯條碼(二維碼)，根據(jù)標簽可以追溯水產(chǎn)品從養(yǎng)殖場到銷售點的所有詳細信息[14]。

3.1.5 養(yǎng)殖專家系統(tǒng)和養(yǎng)殖過程自動控制技術

通過對養(yǎng)殖環(huán)節(jié)多種采集與感知的參數(shù)信息的處理、建模與應用，指導生產(chǎn)操作或?qū)︷B(yǎng)殖設施、設備實現(xiàn)自動控制。除上述水質(zhì)預警管控、疾病預防及診治、生物行為學模型等，還包括飼料配比與精準飼喂、循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(recirculating aquaculture system, RAS)與設施養(yǎng)殖控制等方面[15]。目前，已實現(xiàn)基于智能手機平臺的養(yǎng)殖過程遠程控制APP。養(yǎng)殖戶通過手機可以實時查看水質(zhì)指標變化。一旦水質(zhì)異常，APP可以通過聲光自動報警并通過短信進行提示。養(yǎng)殖戶還可以使用手機遠程控制增氧機、投餌機等設備，進行自動、手動或者定時操作。

3.1.6 區(qū)域級信息獲取和數(shù)據(jù)挖掘技術

利用遙感技術能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域級的信息采集，可以對水質(zhì)變化和水體污染進行宏觀尺度的監(jiān)測，其中主要包括區(qū)域水環(huán)境信息獲取與監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖面積及時空特征變化等[12]。采集到的信息與地理信息技術等聯(lián)合使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖面積及其動態(tài)變化、空間分布狀態(tài)等的宏觀感知。

3.1.7 水產(chǎn)電子商務和信息綜合服務

近兩年生鮮電商從無到有，快速發(fā)展。在綜合電商平臺上水產(chǎn)品品類、數(shù)量、交易量不斷上升的同時，更加專業(yè)化的垂直水產(chǎn)電商和綜合服務平臺也快速發(fā)展。通過電商平臺實現(xiàn)漁用物資、投入品的采購和養(yǎng)殖產(chǎn)品的銷售，可推動水產(chǎn)業(yè)朝“安全、優(yōu)質(zhì)、價廉、便利”的方向發(fā)展[16]。水產(chǎn)電商平臺方便水產(chǎn)經(jīng)紀人快速、精準地查詢養(yǎng)殖戶及水產(chǎn)品信息，方便實現(xiàn)線上、線下交易；還可與產(chǎn)品追溯平臺對接，可實時查詢產(chǎn)品品名、銷售日期、銷售單位、銷售地址、生產(chǎn)單位等信息；另外，可以為養(yǎng)殖企業(yè)提供苗種、飼料、漁藥等團購服務，縮減養(yǎng)殖企業(yè)成本、擴大養(yǎng)殖效益[9]。此外，通過建設信息服務平臺，還可對從業(yè)人員進行專業(yè)技術培訓，專家和技術員可以在平臺上及時準確地向養(yǎng)殖戶提供養(yǎng)殖技術、病害防治、市場行情、供求信息等相關的服務信息，使從業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)得到提高，獲取和分享信息的能力前所未有。

3.2 知化養(yǎng)殖2.0：養(yǎng)殖技術與新型IT技術的深度融合

隨著互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等概念和技術將不斷進步和實用，并將與水產(chǎn)養(yǎng)殖活動深度融合，使水產(chǎn)養(yǎng)殖知化的程度達到全新的水平。

物聯(lián)網(wǎng)技術：即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是新一代信息技術的重要組成部分。包括兩層含意：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。在水產(chǎn)養(yǎng)殖領域應用智能傳感技術、處理技術及控制技術等物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像實時采集、無線傳輸、智能處理和預測預警信息發(fā)布、輔助決策等功能，可對養(yǎng)殖水體的水溫、溶解氧、pH、鹽度、濁度等參數(shù)和其他環(huán)境因子的指標參數(shù)進行在線監(jiān)測及控制，及時調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水質(zhì)，使養(yǎng)殖水產(chǎn)品可以在最適宜的環(huán)境下生長，以達到省工、節(jié)本、增產(chǎn)、增效等目的[17]。

大數(shù)據(jù)技術：水產(chǎn)養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)是水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)劃、計劃、生產(chǎn)、銷售、管理、科研等所有環(huán)節(jié)(包括影響這些環(huán)節(jié)所有因素，如地理、氣象、水文、環(huán)保、政策、市場等)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的集合，以及對這些數(shù)據(jù)的獲取、分類、存儲、管理、挖掘并提供快捷、有價值服務的各項技術及其應用的總稱[18]。目前已經(jīng)成熟或正在發(fā)展的大數(shù)據(jù)管理和應用技術與應用架構、數(shù)據(jù)挖掘技術、業(yè)務經(jīng)營模式均可借鑒到水產(chǎn)養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)的業(yè)務上。利用水產(chǎn)養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)，可以提高信息的綜合利用率，可以挖掘隱藏在結(jié)構化和非機構化數(shù)據(jù)深層的信息，產(chǎn)生新的知識，為養(yǎng)殖規(guī)劃、生產(chǎn)、銷售、管理、科研及相關環(huán)節(jié)提供有效的信息支持，顯著提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的綜合生產(chǎn)力。

云計算技術：是一種通過Internet以服務的方式提供動態(tài)可伸縮的虛擬化的資源的計算模式[19]。用戶可在任何時間、任何地點、任何可以連接至互聯(lián)網(wǎng)的終端設備訪問這些服務。將云計算技術引入水產(chǎn)養(yǎng)殖信息服務，可以將多樣化、復雜化、零散的信息資源整合成極大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫云。

物聯(lián)網(wǎng)技術側(cè)重于數(shù)據(jù)信息的自動獲取與實時傳遞，大數(shù)據(jù)技術側(cè)重于通過數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)更加巨大的信息價值，云計算賦予廉價的并行計算能力和無處不在的信息服務能力。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等概念和技術在養(yǎng)殖生產(chǎn)各流程的綜合運用，可以使水產(chǎn)養(yǎng)殖的知化程度取得質(zhì)的進步。一方面，以往養(yǎng)殖技術和經(jīng)驗能夠通過模型、系統(tǒng)、軟件、APP等形式固化，提高生產(chǎn)的自動化、信息化程度；另一方面，水產(chǎn)養(yǎng)殖信息化所獲取的水產(chǎn)生物多個生長周期內(nèi)的有關病害、生長環(huán)境參數(shù)、行為學特征、飼喂等大量數(shù)據(jù)信息，加之全新的思維模式、更新的模型算法、更強大的計算能力，將使人們對養(yǎng)殖活動中各要素的互動機理產(chǎn)生更深入的認識，從而使品種選育、品系維持、新品種引進、養(yǎng)殖技術與養(yǎng)殖環(huán)境的改善和創(chuàng)新等傳統(tǒng)生產(chǎn)技術獲得質(zhì)的進步。

3.3 知化養(yǎng)殖3.0：人工智能+水產(chǎn)養(yǎng)殖

未來的網(wǎng)絡將逐步進化為“知化”的網(wǎng)絡，從現(xiàn)在這種冰冷的物理連接到主動感知各類連接設備，再到分析了解網(wǎng)絡運行的各種數(shù)據(jù)，知曉如何適應外界的變化，最后網(wǎng)絡將有智能思考的能力，形成自身的知識，會進行策略選擇和推演，實現(xiàn)養(yǎng)殖管理人員、網(wǎng)絡和養(yǎng)殖活動的融合一體。它將是集感知、連接、計算和數(shù)據(jù)服務為一體的網(wǎng)絡，將會具有超級安全、自主優(yōu)化、進化更新等3大能力，人工智能得以實現(xiàn)。

水產(chǎn)養(yǎng)殖也將與人工智能、知化網(wǎng)絡高度融合。機器將承擔養(yǎng)殖過程中的大部分工作。水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)活動變得高度智能化、自動化，分布在池塘里的細小探針自動監(jiān)測環(huán)境因子、水體指標、養(yǎng)殖動物活動情況，據(jù)此隨時指導生產(chǎn)機器系統(tǒng)完成放苗、投飼、病防、收貨等操作。實現(xiàn)科學養(yǎng)殖、精益生產(chǎn)、改善和控制水質(zhì)條件、保障養(yǎng)殖環(huán)境，做到精確投喂和科學放養(yǎng)，達到生產(chǎn)目標可預期、生產(chǎn)過程受控制、生產(chǎn)效率最大化。而生產(chǎn)者平時只需要監(jiān)管這個智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的運行狀況，或者研究是否更換養(yǎng)殖品種、發(fā)現(xiàn)客戶需求、更新客戶群這類的工作，而所有能被量化評估的任務都有人工智能后臺鏈接知化網(wǎng)絡的機器系統(tǒng)完成。

4 結(jié)語

以上論述表明，在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術飛速發(fā)展的時代背景下，水產(chǎn)養(yǎng)殖將不斷被知化。

目前中國水產(chǎn)養(yǎng)殖的知化處于初始階段，面臨諸多困難和挑戰(zhàn)，如專業(yè)人才匱乏，尤其是缺少即懂養(yǎng)殖又懂信息化的復合型人才；行業(yè)標準尚未建立，養(yǎng)殖戶科學管理技能有待提高。在知化養(yǎng)殖硬件設備升級過程中，大型制造商的參與程度還很低，許多應用項目還主要依賴進口感知設備；另外，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖分散，養(yǎng)殖戶文化程度、專業(yè)素養(yǎng)整體偏低，老齡化、兼職化趨勢明顯，傳統(tǒng)養(yǎng)殖觀念根深蒂固，多對新興設備和技術接受度很低。

這些問題反過來倒逼傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖必須轉(zhuǎn)型升級，通過不斷知化提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的質(zhì)量效益和競爭力是必由之路，積極呼吁業(yè)內(nèi)人士對此給予足夠重視。知化養(yǎng)殖的概念剛剛提出，水產(chǎn)養(yǎng)殖知化的內(nèi)涵和意義，與精準養(yǎng)殖、智慧養(yǎng)殖等概念的關系，發(fā)展所面臨的困難、挑戰(zhàn)，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術應用途徑以及配套措施等需要業(yè)內(nèi)共同關注和廣泛探討。另外，從研究層面，進行統(tǒng)籌規(guī)劃建設，切實解決面向知化養(yǎng)殖實際生產(chǎn)應用的資源組織、應用開發(fā)、數(shù)據(jù)積累和共享以及平臺集成和應用等方面問題，以真正發(fā)揮知化養(yǎng)殖價值優(yōu)勢是相關科研人員值得關注的重點。

知化養(yǎng)殖是一個漸進發(fā)展的過程，不可能一蹴而就。但可預見，隨著第四次工業(yè)革命的深入推進，知化養(yǎng)殖將成為信息技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合的必然，并且在未來的水產(chǎn)養(yǎng)殖中發(fā)揮重要的作用。

[1] 李道亮，王劍秦，段青玲，等．集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng)研究[J]．中國科技成果， 2008(2): 8-11.

[2] 2016年夏季達沃斯論壇. 第四次工業(yè)革命—轉(zhuǎn)型的力量[J]. 中國經(jīng)濟周刊, 2016(26):26-27.

[3] 張帆. “天才式”設計“傻瓜式”操作——長沙市推廣安全隱患排查治理系統(tǒng)[J]. 湖南安全與防災, 2013(9): 36-37.

[4] 凱文·凱利. 必然[M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 2016:29-60.

[5] 沈辰, 劉景景，張靜宜，等. 中國未來十年水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量増速將下降[EB/OL]. 中國水產(chǎn)品. [2017-01-05]. http://www.shuichan.cc/news_view-283535.html.

[6] 張桂春. 我國水產(chǎn)品養(yǎng)殖安全控制體系中存在的問題及對策[J]. 畜牧與飼料科學, 2015, 36(5): 115-116.

[7] 楊建利, 邢嬌陽. “互聯(lián)網(wǎng)+”與農(nóng)業(yè)深度融合研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃, 2016(8):191-197.

[8] 宋懌, 黃磊, 楊信庭, 等. 水產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯理論、技術與實踐[M]. 北京：科學出版社, 2015:82-90.

[9] 智慧創(chuàng)造奇·跡科技引領未來——我國漁業(yè)智能化的現(xiàn)狀、困境、前景[J]. 中國水產(chǎn), 2016 (8):40-42.

[10] 徐大明, 周超, 孫傳恒, 等. 基于粒子群優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的水產(chǎn)養(yǎng)殖水溫及pH預測模型[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2016(1):24-29.

[11] 劉慶, 韓青. 水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控技術的效益評價[J]. 中國農(nóng)村科技, 2013(8): 70-73.

[12] 胡金有, 王靖杰, 張小栓, 等. 水產(chǎn)養(yǎng)殖信息化關鍵技術研究現(xiàn)狀與趨勢[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報， 2015(7):251-263.

[13] 黃磊. 關于我國水產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯體系建設的探討[C]// 中國科學技術協(xié)會. 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展專家論壇論文集. 北京：中國科學技術協(xié)會, 2011:7.

[14] 黃磊, 宋懌, 馮忠澤, 等. 水產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯技術體系在市場準入制度建設中的應用研究[J]. 中國漁業(yè)質(zhì)量與標準, 2011(2):26-33.

[15] 李國英. 產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模式下現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑[J]. 現(xiàn)代經(jīng)濟探討, 2015(7):77-82.

[16] 宋懌, 黃磊, 閆榮, 等. 生鮮電商模式下的水產(chǎn)行業(yè)升級[J]. 中國漁業(yè)質(zhì)量與標準, 2016, 6(1): 12-16.

[17] 高亮亮, 李道亮, 梁勇, 等. 水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)建設與管理研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學, 2013 (8):1-4.

[18] 周洵. 大數(shù)據(jù)技術與中國漁業(yè)[J]. 中國水產(chǎn), 2015(8):31-33.

[19] 周洵，楊麗麗. 中國漁業(yè)的云化——云計算在漁業(yè)信息化中的應用與發(fā)展[J]. 中國水產(chǎn), 2014(12):40-42.

Knowledge-driven aquaculture — An inevitable development tendency ofaquaculture industry in fourth industrial revolution

SONG Yi*, HUANG Lei, CHENG Bo, SONG Bei

(Quality and Standards Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Key Laboratory ofControl of Quality and Safety for Aquatic Products, Ministry of Agriculture, Beijing 100141, China)

The aquaculture industry stays at the bottleneck period of development at present; it must be integrated with the modern technology to achieve the fundamental transformation. This article proposes the concept of knowledge-driven aquaculture, and points out that as the new production model, the knowledge-driven aquaculture can also increase productivity and the resource conversion rate while realizing the standardization of aquaculture; and can promote the rapid industry upgrading and realize the conversion of production model under the coexistence of multiple types of aquaculture techniques. This article also analyzes and proposes the outlook on the knowledge-driven aquaculture from “being knowledgeable during single process” to “deep integration with the new IT technologies” in production chain, and to the technological path, current status and development tendency of “artificial intelligence+aquaculture”. The researches show that the knowledge-driven aquaculture has been realized to some extent, and will become the inevitable process to break through the development bottleneck of the aquaculture industry and realize the industry upgrading with a strong sense of development direction. [Chinese Fishery Quality and Standards, 2017, 7(3):8-14]

knowledge-driven；aquaculture；technology revolution；development tendency

SONG Yi, songyi@cafs.ac.cn

10.3969/j.issn.2095-1833.2017.03.002

2017-01-09；接收日期：2017-03-14

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系專項資金資助 (CARS-49)

宋懌(1963-)，女，研究員，研究方向為水產(chǎn)品質(zhì)量安全管理，songyi@cafs.ac.cn

S96

A

2095-1833(2017)03-0008-07