Dave Rose

技術(shù)的不斷進(jìn)步給各行各業(yè)帶來了新的可能。近年來，隨著農(nóng)牧養(yǎng)殖集約化程度的不斷提高，飼養(yǎng)規(guī)模越來越大。但對(duì)于養(yǎng)殖企業(yè)來說，更應(yīng)該在追求規(guī)模的同時(shí)運(yùn)用先進(jìn)的智能化系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)行管理、控制，以改善家畜家禽的生長(zhǎng)環(huán)境，提高生產(chǎn)性能，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。在第四屆世界智能大會(huì)上，英國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新工程中心CEO Dave Rose，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，介紹了中英農(nóng)業(yè)旗艦挑戰(zhàn)計(jì)劃的重要組成部分——中英智慧農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展情況。

早在2016年，中英兩國(guó)就共同構(gòu)想了科技創(chuàng)新合作戰(zhàn)略，其中一個(gè)重點(diǎn)就是農(nóng)業(yè)旗艦挑戰(zhàn)計(jì)劃，從這里就可以看出兩國(guó)的關(guān)系以及雙方的需求，包括形成具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品創(chuàng)新，達(dá)到與領(lǐng)先的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手旗鼓相當(dāng)?shù)乃交騼?yōu)先他們。在全球需求方面，需要充分利用貿(mào)易機(jī)會(huì)。中英雙方具有較強(qiáng)的適應(yīng)力，準(zhǔn)備充分，能夠承受市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)和極端事件。我們需要進(jìn)行長(zhǎng)期可持續(xù)性發(fā)展，不斷創(chuàng)造更好的環(huán)境和社會(huì)效益，從而最終贏得消費(fèi)者的信賴。

英國(guó)創(chuàng)新署是英國(guó)的一個(gè)領(lǐng)先創(chuàng)新組織。2019年，英國(guó)創(chuàng)新署與中國(guó)科技部聯(lián)合啟動(dòng)了“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)解決方案”，它是中英科技創(chuàng)新合作戰(zhàn)略的一部分。與此同時(shí)，中英智慧農(nóng)場(chǎng)概念更加明確了相關(guān)的特定領(lǐng)域。中英智慧農(nóng)場(chǎng)是由中國(guó)農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心與英國(guó)創(chuàng)新署精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)工程中心聯(lián)合啟動(dòng)的科技創(chuàng)新合作。這項(xiàng)方案是為了在智慧農(nóng)業(yè)概念中創(chuàng)造一系列漸進(jìn)式的創(chuàng)新，接下來，雙方也將會(huì)一直繼續(xù)推進(jìn)、落實(shí)執(zhí)行智慧農(nóng)場(chǎng)項(xiàng)目。

2019年年初，中英雙方推出并完成了試點(diǎn)智慧農(nóng)場(chǎng)，即智慧農(nóng)場(chǎng)1.0，根據(jù)技術(shù)和分析等方面的復(fù)雜性，我們也為未來幾年規(guī)劃了不同級(jí)別的智慧農(nóng)場(chǎng)。

智慧農(nóng)場(chǎng)

什么是智慧農(nóng)場(chǎng)？規(guī)劃智慧農(nóng)場(chǎng)的目的是為了從農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；顒?dòng)中完善食品營(yíng)養(yǎng)素的生產(chǎn)，并利用技術(shù)完善這些食品的生產(chǎn)，以最小的環(huán)境足跡最大化生產(chǎn)能力。

在智慧農(nóng)場(chǎng)1.0階段，作為智慧農(nóng)場(chǎng)的特定階段，主要側(cè)重于田間作物和溫室蔬菜的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè);隨著智慧農(nóng)業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，智慧農(nóng)場(chǎng)2.0將基于前期聯(lián)合研究成果進(jìn)行更為詳細(xì)的研究，在這一階段，以新的聯(lián)合研究成果為支撐，主要側(cè)重于水、土壤和植物的智能分析;同樣，在新的聯(lián)合研究成果的支持下，智慧農(nóng)場(chǎng)3.0進(jìn)入農(nóng)業(yè)智能化階段，專注于人工智能的分析、決策，作物、蔬菜的種植規(guī)劃;進(jìn)入智慧農(nóng)場(chǎng)4.0階段，更多的是和其他一些科學(xué)技術(shù)進(jìn)行整合，例如使用機(jī)器人、無人機(jī)合作收集一些非常精細(xì)化的數(shù)據(jù)，使用多光譜空間和衛(wèi)星協(xié)作監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將各種技術(shù)融合應(yīng)用使得農(nóng)作物管理者有一個(gè)動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將會(huì)達(dá)到非常精確的狀態(tài)，旨在優(yōu)化每塊土地的每一部分或是綠色蔬菜作物的每一部分。

智慧農(nóng)場(chǎng)1.0的實(shí)施

接下來介紹智慧農(nóng)場(chǎng)1.0的實(shí)施成果。

截止到目前，在智慧農(nóng)場(chǎng)1.0中，我們部署了一些技術(shù)用以測(cè)量農(nóng)作物的產(chǎn)量。舉例來說，在農(nóng)作物的收割過程中，在聯(lián)合收割機(jī)上部署RDS Yield Monitor（產(chǎn)量檢測(cè)器）后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將會(huì)在生成的特定區(qū)域的產(chǎn)量地圖中根據(jù)圖像的變化來展示農(nóng)作物產(chǎn)量的變化。此外，在農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)，高新技術(shù)的使用還可以為我們提供來自無人機(jī)的光譜數(shù)據(jù)、農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況的時(shí)間圖。在這個(gè)案例中，我們所使用的是歸一化植被指數(shù)（NDVI），這些數(shù)據(jù)被同化后將會(huì)輸入到一個(gè)稱之為“核心”的智能系統(tǒng)中。它是一個(gè)用來分析這些數(shù)據(jù)和細(xì)節(jié)的軟件，疊加GS空間數(shù)據(jù)，收集信息并生成結(jié)論，從而讓我們了解農(nóng)作物的產(chǎn)量潛力，以及導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量偏低的原因。例如，我們可以研究土壤及土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并根據(jù)這些信息保障農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)生長(zhǎng)。

在智慧農(nóng)業(yè)中，可以利用航天機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。比如，我們開發(fā)了一種機(jī)器人平臺(tái)系統(tǒng)以用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用，并在中英智慧農(nóng)場(chǎng)1.0項(xiàng)目中使用了以下這些技術(shù)——AgriRover平臺(tái)系統(tǒng)，這個(gè)概念源于火星車（Mars Rover）的太空概念，當(dāng)然，它也確實(shí)去了火星。我們?cè)谄湓O(shè)計(jì)上吸收了一些元素，使其更加適合農(nóng)業(yè)應(yīng)用。下面列舉AgriRover平臺(tái)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的兩個(gè)應(yīng)用。

一個(gè)是非常先進(jìn)的土壤測(cè)試系統(tǒng)，它能即時(shí)捕捉到土壤中的微量營(yíng)養(yǎng)素等信息，這些信息與植物的需要以及可能需要施用的營(yíng)養(yǎng)素?cái)?shù)量有關(guān)。在農(nóng)作物種植或生長(zhǎng)期間，土壤中的微量元素等信息對(duì)氮肥的使用以及對(duì)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量尤為重要。因?yàn)樵谝恍﹪?guó)家的農(nóng)作物種植中往往會(huì)出現(xiàn)氮肥施用過量的情況，這超過了農(nóng)作物的實(shí)際需要，并給環(huán)境帶來不良影響。

另一個(gè)應(yīng)用是農(nóng)作物的收割，在收割過程中我們使用附加了關(guān)節(jié)型機(jī)器人的收割機(jī)器人，經(jīng)過不斷的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它可以實(shí)現(xiàn)非常好的收割功能，我們還在不斷進(jìn)行性能改進(jìn)并希望在將來做成商業(yè)化的應(yīng)用。在收割機(jī)中，技術(shù)附著并且植入到了收割機(jī)里，收割信息能實(shí)時(shí)傳入到AI分析平臺(tái)上，依靠專業(yè)團(tuán)隊(duì)，我們不斷構(gòu)想傳導(dǎo)信息的最佳方法，開展農(nóng)田實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮技術(shù)效能，實(shí)地展示其商業(yè)潛能。

智慧農(nóng)場(chǎng)1.5

接下來，介紹一下智慧農(nóng)場(chǎng)1.5的情況，它是智慧農(nóng)場(chǎng)1.0、2.0、3.0和4.0的升級(jí)版，由于在這些版本中沒有關(guān)注家禽飼養(yǎng)場(chǎng)所，因此在新的版本中著重關(guān)注了這一點(diǎn)。這一項(xiàng)目的目標(biāo)是在養(yǎng)豬場(chǎng)部署相關(guān)技術(shù)，以在早期階段檢測(cè)動(dòng)物生長(zhǎng)、健康狀況和疾病，并優(yōu)化環(huán)境。在這一項(xiàng)目中，我們遇到了非常好的合作伙伴——天津食品集團(tuán)，他們?yōu)槲覀兲峁┝藦脑O(shè)施到人才，包括學(xué)術(shù)人才和技術(shù)人才等“一攬子”協(xié)助。我們計(jì)劃今年推出智慧農(nóng)場(chǎng)1.5版本，現(xiàn)階段，這個(gè)項(xiàng)目的重點(diǎn)工作是觀察豬場(chǎng)，觀察豬的生長(zhǎng)、健康狀況，以便提前發(fā)現(xiàn)豬只可能存在的病情。

為了優(yōu)化豬場(chǎng)環(huán)境，我們綜合運(yùn)用了3個(gè)英國(guó)公司所提供的技術(shù)。Roboscientific公司所提供的取樣系統(tǒng)可以用于檢測(cè)有機(jī)豬場(chǎng)，為豬只的養(yǎng)殖進(jìn)行病情篩查，現(xiàn)在這個(gè)系統(tǒng)可以檢測(cè)出中英智慧農(nóng)場(chǎng)豬只養(yǎng)殖過程中豬只身上感染的或可導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失的疾病了。Greengage公司提供了環(huán)境傳感器、家畜工作傳感器和照明，利用這些傳感器，我們可以優(yōu)化家畜環(huán)境。Innovent公司提供了3D攝像頭。我們會(huì)從空氣取樣器、環(huán)境傳感器和動(dòng)作傳感器中收集數(shù)據(jù)，用它做出整合性的方案，優(yōu)化家畜生長(zhǎng)、健康狀況，減少家畜的疾病，特別是合作伙伴——天津食品集團(tuán)，用以減少生豬身上的疾病。

在家禽飼養(yǎng)中，以雞的飼養(yǎng)為例，Roboscientific公司提供的技術(shù)可以用來檢測(cè)禽流感。在試行研究中，它可以使用復(fù)雜的算法來判斷、區(qū)分，以及控制雞群中健康的雞和得了禽流感的雞。對(duì)我們來說，下一步的難題是能不能將這項(xiàng)研究成果應(yīng)用到豬的飼養(yǎng)上。

在豬的飼養(yǎng)過程中，根據(jù)從3D攝像機(jī)上采集到的信息，我們能夠了解豬在豬舍中自由活動(dòng)時(shí)的相關(guān)信息，比如移動(dòng)距離、進(jìn)食時(shí)間、每頭豬的重量，以及其他元素等。根據(jù)這些收集到的信息所形成的信息矩陣，可以幫助我們更好地了解家畜的表現(xiàn)、健康狀況等。

在中英智慧農(nóng)場(chǎng)的項(xiàng)目中，英國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)中心發(fā)揮了很重要的作用。它專注于農(nóng)科領(lǐng)域的精密和工程技術(shù)，包括機(jī)器人、傳感器、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)、健康監(jiān)測(cè)、家畜輕質(zhì)傳感器和整個(gè)行業(yè)內(nèi)的技術(shù)設(shè)備等，可以監(jiān)測(cè)生物生產(chǎn)量的變化，從而優(yōu)化生產(chǎn)，不管是在分析型的家畜層面還是以米為單位的飼養(yǎng)場(chǎng)所層面，都會(huì)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，將價(jià)值最大化。

因此，從家禽角度來說，我們想要加強(qiáng)在生產(chǎn)層面上的了解，獲得充分足夠的信息后采取實(shí)際行動(dòng)，做決策支撐和分析，從傳感器數(shù)據(jù)中獲取信息，提供給飼養(yǎng)員、農(nóng)學(xué)家或農(nóng)民，以優(yōu)化他們的生產(chǎn)系統(tǒng)。

在智慧農(nóng)場(chǎng)的推進(jìn)中，我們不斷在自身的農(nóng)場(chǎng)中對(duì)新技術(shù)進(jìn)行測(cè)試和展示，以獲取數(shù)據(jù)，了解農(nóng)場(chǎng)的潛能，做最佳方案的展示，進(jìn)行知識(shí)技能交流，從而能夠讓別人也能更好地了解技術(shù)的益處，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，探索未來智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式。

（本文根據(jù)“第四屆世界智能大會(huì)”演講內(nèi)容整理而成，未經(jīng)演講人審閱）