□郝江濤

（河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院 河南 鄭州 450000）

推動(dòng)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村現(xiàn)代化是社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的一項(xiàng)重大使命，也是全面促進(jìn)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村高質(zhì)量發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵舉措。中央農(nóng)村工作會(huì)議上，習(xí)近平總書記明確提出，目前我國(guó)正處在第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)的重要關(guān)口，鞏固并拓展脫貧攻堅(jiān)成果，大力推動(dòng)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略及智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，讓農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化建設(shè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，是關(guān)系到全局正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重大問題，需引起全黨高度重視。

1 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展背景及基礎(chǔ)構(gòu)成

農(nóng)業(yè)發(fā)展史包括4 個(gè)階段。第1 個(gè)階段為1.0 階段，以體力及畜力為主；第2 個(gè)階段為2.0 階段，以農(nóng)業(yè)制度改革及簡(jiǎn)易機(jī)械為主；第3 個(gè)階段為3.0 階段，以信息技術(shù)及生物技術(shù)為中心；第4 個(gè)階段為4.0階段，以人工智能及大數(shù)據(jù)為核心。

農(nóng)業(yè)4.0 已成功實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型，無人化及智能化普及度越來越高，應(yīng)用了云數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)化等策略，因此農(nóng)業(yè)4.0 被稱為智慧農(nóng)業(yè)。在從種子培育、收獲、生產(chǎn)到銷售的一整套產(chǎn)業(yè)鏈中，智慧農(nóng)業(yè)用到了各種先進(jìn)、核心及輔助技術(shù)，比如人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、傳感器、云數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)等。

作為一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，智慧農(nóng)業(yè)將農(nóng)業(yè)技術(shù)與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)高效對(duì)接[1]。以技術(shù)結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行劃分，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要包括感知層、應(yīng)用層和傳輸層3 個(gè)不同的層面。

感知層主要采集關(guān)鍵信息，包括基礎(chǔ)工具及數(shù)據(jù)獲取手段，比如氣象站、傳感技術(shù)、遙感技術(shù)及自動(dòng)識(shí)別技術(shù)等。其中，關(guān)鍵信息通常指農(nóng)事操作數(shù)據(jù)以及家畜、農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的各種環(huán)境數(shù)據(jù)。

傳輸層的作用是接入并傳輸信息，是系統(tǒng)核心通信樞紐。感知層得到信息后，利用無線或有線手段傳輸給應(yīng)用層，應(yīng)用層接收到信息后執(zhí)行操作命令。

應(yīng)用層包括智能控制、決策支持及云計(jì)算3 個(gè)系統(tǒng)，對(duì)得到的數(shù)據(jù)信息深入分析，結(jié)合實(shí)際情況創(chuàng)建模型并設(shè)計(jì)運(yùn)作方案，有助于對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)展開精準(zhǔn)科學(xué)控制并作出正確決策。

由此可以看出，智慧農(nóng)業(yè)屬于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)以及現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的有效結(jié)合[2]，以獲取有價(jià)值數(shù)據(jù)并充分利用為運(yùn)作基礎(chǔ)，通過融合實(shí)施主體、先進(jìn)技術(shù)及云數(shù)據(jù)等創(chuàng)造價(jià)值，實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策及精準(zhǔn)、智能化操控，為農(nóng)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2 智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)據(jù)方面

2.1.1 獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)成本偏高

對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)來說，智慧農(nóng)業(yè)代替了傳統(tǒng)感性及模糊的經(jīng)驗(yàn)決策，使決策變得更加科學(xué)[3]。農(nóng)事決策通常以地塊作為基礎(chǔ)單位。智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)使用的決策數(shù)據(jù)一般為農(nóng)戶層面及地塊精準(zhǔn)刻畫，可以對(duì)不同地塊精準(zhǔn)決策。

一般來說，地塊數(shù)據(jù)指的是農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的一系列環(huán)境數(shù)據(jù)，比如肥力、濕度以及溫度等；農(nóng)戶數(shù)據(jù)指的是與農(nóng)事活動(dòng)有關(guān)的一系列數(shù)據(jù)，比如農(nóng)作物播種、日常管理及農(nóng)作物收獲等。目前我國(guó)農(nóng)村地區(qū)以分散經(jīng)營(yíng)為主，整體運(yùn)作規(guī)模偏小，細(xì)碎化較嚴(yán)重，因此獲取以上數(shù)據(jù)時(shí)往往需要付出很高成本。

經(jīng)營(yíng)主體行為在獲取數(shù)據(jù)時(shí)通常采用訪談法、問卷調(diào)查法，信息數(shù)據(jù)來自農(nóng)戶個(gè)人報(bào)告，因此調(diào)查需耗費(fèi)較長(zhǎng)周期。一般情況下僅調(diào)查1 次，且所得數(shù)據(jù)可靠性及客觀性無法得到保障。

2.1.2 數(shù)據(jù)融合與挖掘在技術(shù)上遭遇難題

農(nóng)業(yè)系統(tǒng)主要包括經(jīng)濟(jì)社會(huì)以及生態(tài)環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)。前者的運(yùn)作基礎(chǔ)是各種生產(chǎn)活動(dòng)，后者的運(yùn)作基礎(chǔ)是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育及物質(zhì)正常能量循環(huán)。在農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展過程中，除對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行全方位刻畫外，更要對(duì)多元化數(shù)據(jù)進(jìn)行有效融合。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)跨度大，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，信息來源廣泛，給農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)日常融合及融入智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)帶來巨大挑戰(zhàn)。

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)通常包含數(shù)量龐大的音視頻及文本等重要數(shù)據(jù)。近幾年，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息量越來越大[4]。在整合農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)時(shí)，聯(lián)機(jī)分析的傳統(tǒng)處理模式已不再適用，需要設(shè)計(jì)更先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)分析模型。這就要求引進(jìn)更多與設(shè)計(jì)有關(guān)的高新人才，并定期進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供人才支撐。

2.2 技術(shù)方面

2.2.1 硬件及軟件技術(shù)較為滯后

目前，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)相對(duì)比較滯后，無法適應(yīng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)龐大的現(xiàn)實(shí)需求。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作過程中，傳感器相當(dāng)于“神經(jīng)末梢”，是獲取數(shù)據(jù)最重要的手段之一。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)傳感器技術(shù)起步較晚，底子相對(duì)薄弱。國(guó)內(nèi)傳感器沒有很好的穩(wěn)定性及精準(zhǔn)度，超過1/2 的核心元件需要從西方國(guó)家進(jìn)口，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)的快速發(fā)展。

2.2.2 智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)面臨網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險(xiǎn)

作為比較復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，智慧農(nóng)業(yè)面臨著網(wǎng)絡(luò)攻擊的巨大風(fēng)險(xiǎn)。首先，面臨數(shù)據(jù)信息攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，包括數(shù)據(jù)泄露、虛假數(shù)據(jù)植入及內(nèi)部人員作假等。如果虛假植入土壤濕度信息，很可能導(dǎo)致灌溉量過大。其次，面臨網(wǎng)絡(luò)設(shè)備潛在攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，主要指阻塞干擾無線及有線通信設(shè)備頻率。一旦在軟件里面植入惡意非法程序，利用“僵尸”設(shè)備向系統(tǒng)發(fā)起攻擊，互聯(lián)網(wǎng)資源將被過度消耗。再次，面臨設(shè)備側(cè)信道信息泄露引發(fā)惡意攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。最后，面臨供應(yīng)鏈遭受攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。供應(yīng)鏈包括農(nóng)作物生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、銷售等一系列環(huán)節(jié)，其中都要用到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。任何環(huán)節(jié)遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊，都有可能導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷，引發(fā)嚴(yán)重的連鎖反應(yīng)。

3 加快智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的決策與建議

3.1 通過大數(shù)據(jù)立法，創(chuàng)建健全數(shù)據(jù)要素，不斷完善有關(guān)制度體系

結(jié)合實(shí)際情況，創(chuàng)建農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)分配機(jī)制，使農(nóng)業(yè)參與主體更加積極主動(dòng)，在此基礎(chǔ)上獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。近幾年，國(guó)家對(duì)大數(shù)據(jù)立法越來越重視，數(shù)據(jù)及個(gè)人信息安全方面越來越完善。值得一提的是，在制定法規(guī)體系時(shí)，要全面保護(hù)農(nóng)戶隱私數(shù)據(jù)，考慮農(nóng)戶非隱私數(shù)據(jù)的開放性，鼓勵(lì)廣大農(nóng)戶及企業(yè)將有關(guān)數(shù)據(jù)資源充分應(yīng)用在農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)上，不斷完善相關(guān)制度體系，全面推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)順利轉(zhuǎn)型。

3.2 軟硬件手段相結(jié)合，打破獲取數(shù)據(jù)的技術(shù)瓶頸

農(nóng)戶以及地塊有效數(shù)據(jù)采集主要依靠區(qū)塊鏈及傳感器等技術(shù)設(shè)備，因此在管理上需不斷完善技術(shù)并加大應(yīng)用力度。通過傳感器對(duì)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)開展持續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)農(nóng)戶個(gè)人生產(chǎn)行為進(jìn)行客觀記錄，獲取化肥使用量、使用頻率及使用時(shí)間等數(shù)據(jù)。在工藝研發(fā)方面，加大資金及物力投入力度，全面提升設(shè)備精準(zhǔn)度，不斷升級(jí)傳感器技術(shù)，降低成本。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)核心數(shù)據(jù)庫應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，以賬本式記錄為主，包括與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及多樣化數(shù)據(jù)有關(guān)的各項(xiàng)信息。在運(yùn)行過程中務(wù)必確保信息的安全性，正確引導(dǎo)農(nóng)戶參與并分享信息數(shù)據(jù)。

3.3 通過先進(jìn)算法與技術(shù)代替人工操作，全面降低網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險(xiǎn)

目前，區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品面臨潛在網(wǎng)絡(luò)攻擊。在具體操作過程中，可通過先進(jìn)算法與技術(shù)代替人工操作，利用信息技術(shù)加快數(shù)據(jù)采集及整理速度并及時(shí)上傳?？膳c智能合約有效融合，減少交易繁雜環(huán)節(jié)，有效避免人員操作失誤導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)攻擊。除此之外，還可以通過應(yīng)用機(jī)器及人工設(shè)備，全面提升智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)操作網(wǎng)絡(luò)安全性。具體來說，以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為核心的計(jì)算方法，可對(duì)系統(tǒng)安全性運(yùn)作指標(biāo)進(jìn)行不間斷監(jiān)控，一旦出現(xiàn)任何異?？梢栽诘谝粫r(shí)間作出回應(yīng)，全面降低遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 培養(yǎng)更多智慧農(nóng)業(yè)科技人才，積極研發(fā)決策模型及軟硬件設(shè)備

首先，在具體操作過程中，要提升經(jīng)營(yíng)主體網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知水準(zhǔn)，通過在線方式對(duì)農(nóng)民進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)教育專業(yè)培訓(xùn)，全面提升農(nóng)民應(yīng)用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的綜合能力。其次，制定一套完善的智慧農(nóng)業(yè)科技人才培養(yǎng)體系，在行政、管理、技術(shù)等方面加大培養(yǎng)力度，吸引更多全能人才。再次，鼓勵(lì)涉農(nóng)高校積極開辦云數(shù)據(jù)及農(nóng)業(yè)專業(yè)課程，吸收人工智能、IT 技術(shù)等專業(yè)的核心人才。最后，加大與國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)的合作力度，結(jié)合實(shí)際情況積極研發(fā)智慧農(nóng)業(yè)決策模型及軟硬件等先進(jìn)設(shè)備。

4 結(jié)束語

隨著信息時(shí)代到來，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化迎來千載難逢的發(fā)展良機(jī)，同時(shí)面臨著巨大挑戰(zhàn)。智慧農(nóng)業(yè)融合了實(shí)施主體、云數(shù)據(jù)及先進(jìn)技術(shù)等要素，有助于高效、科學(xué)地作出農(nóng)業(yè)決策。加快傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，普及智慧農(nóng)業(yè)，成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

在智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型過程中，需結(jié)合實(shí)際情況，解決各種潛在問題，創(chuàng)建一套行之有效的應(yīng)對(duì)機(jī)制，加大軟硬件基礎(chǔ)的創(chuàng)建力度，培養(yǎng)并引進(jìn)涉農(nóng)高科技人才，全面降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作過程中的各種安全風(fēng)險(xiǎn)，為智慧農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。