無論對于科研還是實(shí)踐,創(chuàng)新是第一動(dòng)力。 無論社會如何發(fā)展,糧食生產(chǎn)都必須放在第一位。無論國際環(huán)境如何變化,農(nóng)業(yè)永遠(yuǎn)是人類命運(yùn)共同體的紐帶。 2023 年11 月2 日至4 日,2023 世界農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新大會在北京市平谷區(qū)金海湖國際會展中心成功召開。大會圍繞“糧食安全與未來農(nóng)業(yè)”主題,邀請具有全球影響力的科學(xué)家、 教育家和企業(yè)家, 共話世界農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新領(lǐng)域前沿話題,共享最新成果,推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作與成果轉(zhuǎn)化,培育全球農(nóng)業(yè)發(fā)展新動(dòng)能。
尹力
北京市委書記尹力在2023 世界農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新大會上致辭說,糧食安全是事關(guān)人類生存的根本性問題。 中國用不足全球9%的耕地,養(yǎng)育了世界近1/5 的人口,為全球糧食安全貢獻(xiàn)了中國力量、提供了中國方案。 當(dāng)前,我們正在推進(jìn)中國式現(xiàn)代化, 加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。 北京作為中國首都,將充分發(fā)揮科技、教育、 人才優(yōu)勢, 全力打造農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新高地,為推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、豐富世界糧倉插上科技的翅膀。 我們將緊跟世界農(nóng)業(yè)科技前沿,加大關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān), 加快建設(shè)具有全球影響力的農(nóng)業(yè)中關(guān)村,與各方加強(qiáng)聯(lián)合攻關(guān),不斷形成原創(chuàng)性、引領(lǐng)性成果。 深入推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同,在“種業(yè)之都”建設(shè)進(jìn)程中,與各方加強(qiáng)種業(yè)市場需求對接,深化創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈三鏈聯(lián)動(dòng), 推動(dòng)更多科技成果落地轉(zhuǎn)化,更好釋放農(nóng)業(yè)科技潛能。 發(fā)揮北京科技服務(wù)能力和創(chuàng)新資源優(yōu)勢, 持續(xù)優(yōu)化科技創(chuàng)新環(huán)境,營造優(yōu)良的農(nóng)業(yè)創(chuàng)新生態(tài),積極融入全球農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò), 強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位, 支持國內(nèi)外知名涉農(nóng)科技企業(yè)在京布局發(fā)展, 為全球農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新人才搭建追逐夢想的舞臺。
唐仁健
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黨組書記、部長唐仁健在2023世界農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新大會上致辭說,中國政府歷來高度重視農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新,深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,錨定建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國目標(biāo),加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技自立自強(qiáng),穩(wěn)產(chǎn)保供科技支撐扎實(shí)有力,農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)加快推廣應(yīng)用,底盤技術(shù)研發(fā)攻關(guān)邁出堅(jiān)實(shí)步伐,科技交流合作取得豐碩成果。當(dāng)前,以生物技術(shù)、信息技術(shù)為特征的新一輪農(nóng)業(yè)科技革命正在孕育新的重大突破。希望各方采取一致行動(dòng),以更加高效、更加綠色、 更加智能的農(nóng)業(yè)科技來保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 圍繞基礎(chǔ)前沿和共性關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,聯(lián)合攻克農(nóng)業(yè)科技難題。 攜手推動(dòng)成果互惠共享,以更大力度推廣糧食綠色增產(chǎn)、智能種植養(yǎng)殖、生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)等適用技術(shù)模式。 共同促進(jìn)科技人才交流,拓展農(nóng)業(yè)科技交流廣度深度。
(來源《北京日報(bào)》)
可進(jìn)行智能環(huán)境檢測的智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理
2023 年11 月2—4 日, 在2023 世界農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新大會分論壇智慧農(nóng)業(yè)論壇上,國內(nèi)外專家齊聚一堂,共話智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)、應(yīng)用、前景等,令人振奮、向往。因篇幅所限,僅摘選部分內(nèi)容。
2023 世界農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新大會分論壇智慧農(nóng)業(yè)論壇現(xiàn)場
蘭玉彬
法國歐洲科學(xué)院院士、 俄羅斯自然科學(xué)院院士、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)電子工程學(xué)院人工智能學(xué)院院長
主題:《精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空技術(shù)在生態(tài)無人農(nóng)場中的應(yīng)用》
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空技術(shù)是為了讓數(shù)字農(nóng)業(yè)邁向“田間不見農(nóng)人影,唯有農(nóng)機(jī)兀自忙”的未來農(nóng)業(yè)景象。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空, 主要是通過無人機(jī)空中遙感對地面作業(yè)對象進(jìn)行信息獲取,來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)。 以施藥技術(shù)為例, 用無人機(jī)對田間的農(nóng)作物和果樹進(jìn)行信息獲取,以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥的目的。
農(nóng)用無人機(jī)經(jīng)歷了從手動(dòng)操控到半自動(dòng)化、自動(dòng)化、智能化的飛躍發(fā)展過程,它體現(xiàn)的技術(shù)多式多樣,特別是在智能規(guī)劃航線、仿地飛行、無人機(jī)避障、夜間飛行等方面。
首先介紹一下農(nóng)用無人機(jī)。 2020 年,我國的植保無人機(jī)是10 萬架,作業(yè)面積突破10 億畝次。在航空植保統(tǒng)防統(tǒng)治方面, 農(nóng)用無人機(jī)比農(nóng)民的自防效果提高10%~20%,減少農(nóng)藥使用20%~30%,農(nóng)藥利用率提高10%以上。農(nóng)用無人機(jī)在中國得到了各方面的提升,電動(dòng)植保無人機(jī)從技術(shù)到應(yīng)用,在國際上領(lǐng)先。
農(nóng)用無人機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人,是產(chǎn)業(yè)應(yīng)用最大的黑科技,近些年國外農(nóng)用無人機(jī)發(fā)展迅速,如“大疆”“極飛”大量出口,在國外銷售的比例大幅提升。無論是大型作物還是果園方面,農(nóng)用無人機(jī)都得到了很多應(yīng)用。
其次介紹一下精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空技術(shù)與裝備。我?guī)ьI(lǐng)的幾百人研究團(tuán)隊(duì),涉及的領(lǐng)域非常廣。 我們在多種農(nóng)作物如小麥、花生、棉花病蟲害的監(jiān)測,對線蟲的檢測,自然災(zāi)害評估和耕地分類,以及無人機(jī)在高光譜和遙感的柑橘黃龍病監(jiān)測等方面做了多年探索。另外還在無人機(jī)遙感技術(shù)識別水稻雜草和對靶精準(zhǔn)施藥方面做了大量研究工作。
無人機(jī)的智能技術(shù)體現(xiàn)在仿地飛行系統(tǒng)、一控多機(jī)、變量噴灑、遠(yuǎn)程作業(yè)數(shù)據(jù)、高精準(zhǔn)的系統(tǒng)上,對此我們開發(fā)了農(nóng)業(yè)航空的大數(shù)據(jù)平臺,特別是監(jiān)控系統(tǒng),以及智能化的作業(yè)平臺。 在水稻、小麥、高大密植作物上的應(yīng)用,特別是在棉花田間管理的工作上有重大突破。
未來,應(yīng)用人工智能和芯片等高新技術(shù),遙感和作業(yè)將一次完成,成為察打一體機(jī)?!笆濉眹抑攸c(diǎn)專項(xiàng)就是地面與航空高空植保裝備, 無人機(jī)不排斥地面機(jī)器的應(yīng)用, 特別是對于高稈作物和高密果園,空中無人機(jī)很難有好的效果,通過和地面相結(jié)合,空地協(xié)同感知來噴施作業(yè),效果就會好很多。
最后是生態(tài)無人農(nóng)場模式的探索與實(shí)踐。 生態(tài)無人農(nóng)場是將農(nóng)用無人機(jī)技術(shù)落地應(yīng)用, 打造首個(gè)無人農(nóng)場。我們選擇了山東省淄博的朱臺鎮(zhèn)做實(shí)驗(yàn),探索未來誰種地、種好地的問題。 生態(tài)化農(nóng)業(yè)、綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)以及無人化作業(yè)三大部分構(gòu)成生態(tài)無人農(nóng)場的體系。 在模式方面,有綠色防控技術(shù)體系、生態(tài)沃土技術(shù)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)無人農(nóng)場占地4000多畝,包括智慧豬場、智慧牛場、智慧漁場,以及無人化作業(yè)的大田,通過綠色循環(huán),從地面鋪設(shè)管道和過濾技術(shù),來實(shí)現(xiàn)生態(tài)無人農(nóng)場全方位的探索。
遠(yuǎn)程操控大數(shù)據(jù)云平臺就是生態(tài)無人農(nóng)場的智慧云大腦,這個(gè)智慧云大腦在大學(xué)里,并不在農(nóng)場。我們通過智慧云大腦遠(yuǎn)程操控農(nóng)場里的農(nóng)機(jī),以及智慧牛場的作業(yè), 真正實(shí)現(xiàn)“田間不見農(nóng)人影,唯有農(nóng)機(jī)兀自忙”的真實(shí)景象。
蘭玉彬在論壇上發(fā)言
趙春江
中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會名譽(yù)理事長、中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心首席科學(xué)家
主題:《智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展》
智慧農(nóng)業(yè)是綜合應(yīng)用信息技術(shù)、 智能裝備技術(shù)形成的一種新的高效率的生產(chǎn)模式。 它對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,特別是提高資源利用效率,以及在溫室氣體排放、保護(hù)農(nóng)田環(huán)境方面,都具有非常重要的意義。 目前,智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為國際前瞻,并進(jìn)行了戰(zhàn)略性布局,美國、歐盟和日本都已有自己的發(fā)展戰(zhàn)略。 農(nóng)業(yè)傳感器、數(shù)據(jù)科學(xué)、農(nóng)業(yè)人工智能、 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器人等各個(gè)方面都有相應(yīng)的戰(zhàn)略規(guī)劃,從而推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
從工程應(yīng)用角度來看智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵科技,我個(gè)人理解包含6 個(gè)方面。
一是農(nóng)業(yè)傳感器與信息采集系統(tǒng)。 二是農(nóng)業(yè)衛(wèi)星遙感與無人機(jī)系統(tǒng)。無人機(jī)除了獲取信息,還可以打藥、播種、施肥、授粉。三是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與機(jī)器智能。四是農(nóng)業(yè)模型與算法。五是農(nóng)業(yè)智能化裝備與農(nóng)業(yè)機(jī)器人。 六是智慧農(nóng)場集成技術(shù)。
從“卡脖子”角度來考慮,有三個(gè)問題需要盡快解決。
第一是農(nóng)業(yè)高端傳感器是實(shí)施智慧農(nóng)業(yè)的信息之源。沒有傳感器,我們就得不到信息。全球農(nóng)業(yè)傳感器每年的產(chǎn)值是2.6 萬億元,而我國的市場占有率只有4.2%。我國的農(nóng)業(yè)傳感器主要依賴進(jìn)口,目前已耗資460 億元進(jìn)口600 萬支,所以未來傳感器的需求量是很大的。未來我們通過核心技術(shù)的攻關(guān),實(shí)現(xiàn)傳感器的自主可控,提高我國的創(chuàng)新能力,這也是全球發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的核心點(diǎn)。未來的創(chuàng)新發(fā)展需要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合才能從根本上解決問題。
第二是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能化,主要是計(jì)算智能。計(jì)算智能怎么來?是用數(shù)據(jù)加模型和算法。如果算力比較強(qiáng)的話,就需要提高速度。 所以,未來首先要關(guān)注農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的價(jià)值。 現(xiàn)在農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)與工業(yè)數(shù)據(jù)不同的地方,就是農(nóng)業(yè)有生性。所以未來農(nóng)業(yè)一定與地理位置、空間位置有緊密的關(guān)系,必須把農(nóng)業(yè)所有情況和空間位置緊密關(guān)聯(lián)。 不同的生態(tài)區(qū),同一作物生長發(fā)育的特點(diǎn)不同,施肥的管理和各種管理措施也會不同。
未來基于數(shù)據(jù)可以做很多事情,比如可以進(jìn)行病害和蟲害的智能識別。 現(xiàn)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有7000 多種病害和蟲害,每年造成約360 億元的損失。因此,我們需要做好植保工作。 美國的科研基金1/3 用于植保,1/3 用于種子,其余用于其他農(nóng)用科技,意義非常大。例如,應(yīng)用大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)模型,可以精準(zhǔn)診斷水稻的葉瘟病,還可以實(shí)現(xiàn)在線識別。 在線識別精度與學(xué)習(xí)的樣本有很大的關(guān)系。動(dòng)物行為分析也可以基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,動(dòng)物的喜怒哀樂和特殊反應(yīng)及動(dòng)作,都可以作為判斷動(dòng)物健康與否以及繁殖的重要特征。
第三是智能化的農(nóng)機(jī)裝備?,F(xiàn)在農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展很快,國內(nèi)農(nóng)機(jī)產(chǎn)值達(dá)5000 億元。 從全球化來看,自動(dòng)化的拖拉機(jī)、機(jī)器人、UAV(無人機(jī))是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域高端的智能裝備。這幾種裝備年復(fù)合增長率超過了2 位數(shù),增長速度非常快。 這說明智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展對裝備的需求是非常大的。一是智能,二是精準(zhǔn),三是高效,這3 個(gè)方面體現(xiàn)得非常突出。 此外,特定場景的智能化裝備也會快速發(fā)展。 高度智能化的機(jī)器,具有高速度、高質(zhì)量、高效率的特點(diǎn),這“三高”對農(nóng)機(jī)智能裝備提出了非常高的要求。 在遠(yuǎn)程監(jiān)測條件下,人不在農(nóng)機(jī)作業(yè)現(xiàn)場,讓機(jī)器自己完成作業(yè),實(shí)現(xiàn)無人化或少人化。
趙春江在論壇上發(fā)言
智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)很大一部分與人工智能分不開,特別是農(nóng)業(yè)自主無人工廠。AI 正在改變科學(xué)研究和各個(gè)領(lǐng)域,將很快成為研究的工具,我們關(guān)注人工智能,包括數(shù)據(jù)分析、模式識別、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和藥物發(fā)現(xiàn)、計(jì)算模擬等方面。 目前新一代人工智能重點(diǎn)包括五大方向。 第一是大數(shù)據(jù)智能;第二是跨媒體智能;第三是混合增強(qiáng)智能;第四是群體智能;第五是自主智能系統(tǒng)。
相信通過人工智能的技術(shù), 對我們發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)大有好處。
張漫
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院院長主題:《智慧農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機(jī)器人》
智能農(nóng)機(jī)裝備或農(nóng)業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的重要途徑, 所以我們研究團(tuán)隊(duì)在近20 多年的時(shí)間里,一直在圍繞農(nóng)業(yè)機(jī)器人開展相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是自主導(dǎo)航,涉及定位、路徑規(guī)劃、信息感知。 因?yàn)橛协h(huán)境信息的感知,才能進(jìn)行障礙物的避障。機(jī)器人之間還涉及協(xié)同作業(yè),有時(shí)需要多個(gè)機(jī)器人協(xié)同完成任務(wù),所以需要有通信。機(jī)器人在感知到環(huán)境信息以后, 需要根據(jù)感知到的環(huán)境信息進(jìn)行減速或繞行, 這就是決策和執(zhí)行。 同時(shí),隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,自主學(xué)習(xí)也是機(jī)器人一個(gè)很關(guān)鍵的技術(shù), 它能夠通過一些先驗(yàn)知識不斷更新,通過人工智能的方法提高自主學(xué)習(xí)能力。
(1)表型機(jī)器人。
番茄幼苗的表型機(jī)器人是基于ROS 系統(tǒng),采用單線激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境建圖和路徑規(guī)劃,在機(jī)械臂上搭載一個(gè)相機(jī),進(jìn)行番茄的測量。
這項(xiàng)技術(shù)在大田中受光照影響比較嚴(yán)重。 采用三維的激光雷達(dá)獲取3D 點(diǎn)云數(shù)據(jù),避障采用的是單線的激光雷達(dá),遇到障礙物以后進(jìn)行環(huán)境信息的實(shí)時(shí)感知,遇到障礙物以后進(jìn)行繞行。
(2)收獲機(jī)器人。
基于機(jī)器人平臺,番茄收獲機(jī)器人通過手眼協(xié)同,識別番茄位置, 通過加持器和柔性手抓進(jìn)行番茄的抓取。 在這項(xiàng)技術(shù)里,主要是番茄果實(shí)的識別,判別番茄的成熟度, 如果是串收的西紅柿, 需要判別果梗的位置,進(jìn)行機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的采摘。
小麥?zhǔn)斋@機(jī)器人是在小麥?zhǔn)崭顧C(jī)上搭載一個(gè)沖擊式的谷物流量傳感器, 收割機(jī)在收獲的同時(shí),能夠采集谷物的流量數(shù)據(jù),進(jìn)而能得到這塊田地的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。 得到的原始數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行空間變異性和時(shí)間變異性的分析,為后面的變量施肥和變量管理提供決策依據(jù)。
(3)雞舍巡檢機(jī)器人。
如果工廠化養(yǎng)殖里出現(xiàn)病雞和死雞, 將會對工廠造成極大的損失,因此需要人工每天去巡檢。 如果有了巡檢機(jī)器人,每天定時(shí)完成這項(xiàng)作業(yè),可以在很大程度上代替人工勞動(dòng)。 在這個(gè)基礎(chǔ)上,開發(fā)了第一代雞舍巡檢機(jī)器人, 這個(gè)機(jī)器人搭載了熱成像儀和可見光, 構(gòu)成了識別系統(tǒng), 搭載在機(jī)器人上進(jìn)行巡檢。 第二代機(jī)器人采用了更高精度的電機(jī)和雷達(dá),同時(shí)對外觀進(jìn)行了改進(jìn)。
(4)多機(jī)協(xié)同系統(tǒng)作業(yè)機(jī)器人。
張漫在論壇上發(fā)言
通常需要多個(gè)機(jī)器人協(xié)同完成一項(xiàng)作業(yè)任務(wù)。這里以主從跟隨型的多機(jī)協(xié)同為例, 來介紹一下協(xié)同型自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的機(jī)器人。收割機(jī)是主機(jī),運(yùn)糧車是從機(jī),我們開發(fā)了相應(yīng)的終端軟件,可以實(shí)時(shí)獲取主機(jī)和從機(jī)的作業(yè)軌跡,進(jìn)行合理的規(guī)劃。多個(gè)機(jī)器人協(xié)同作業(yè)時(shí),會互相成為障礙物?;谝曈X的障礙物識別與避障研究采用全景相機(jī)作為識別傳感器,障礙物監(jiān)測精度為95.5%,識別速度能達(dá)到毫秒級。
未來,研究主要從自主感知、自主學(xué)習(xí)、自主決策出發(fā),主要包括復(fù)雜環(huán)境下的自主感知、多場景的自主學(xué)習(xí),不斷提高機(jī)器人的智能化程度,同時(shí)提高協(xié)同作業(yè)和人機(jī)交互的性能。
吳才聰
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院大數(shù)據(jù)系教授
主題:《農(nóng)機(jī)作業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用》
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要求實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定量定時(shí),“北斗”剛好可以提供精準(zhǔn)的PNT 服務(wù), 也就是定位導(dǎo)航和授時(shí)功能,“北斗” 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是一個(gè)非常好的應(yīng)用。 過去10 年,“北斗”在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用于農(nóng)機(jī)的自動(dòng)駕駛、精準(zhǔn)作業(yè)、作業(yè)監(jiān)測、運(yùn)維管理、農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)和海洋漁業(yè)等方面。
首先是數(shù)據(jù)來源。 農(nóng)業(yè)機(jī)械主要是動(dòng)力機(jī)械,比如在收割機(jī)、拖拉機(jī)上安裝“北斗”定位終端。 這個(gè)終端將數(shù)據(jù)傳送到農(nóng)機(jī)制造企業(yè), 農(nóng)機(jī)制造企業(yè)再把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)推送給研究室。 我們在農(nóng)機(jī)上安裝兩類終端,一類是遠(yuǎn)程監(jiān)測終端,定位精度可以達(dá)到米級和亞米級。另一類是自動(dòng)駕駛終端,定位精度可以達(dá)到厘米級。 我們的數(shù)據(jù)主要來自亞米級的終端。 基于這些終端構(gòu)建了一個(gè)大數(shù)據(jù)機(jī)房和大數(shù)據(jù)平臺,目前接入的各類終端大約有71 萬臺。
有了這些農(nóng)機(jī)的軌跡數(shù)據(jù)和工況數(shù)據(jù), 就可以面向三個(gè)層次開展大數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用,包括宏觀、中觀和微觀三個(gè)層面。宏觀是針對農(nóng)業(yè)農(nóng)村部,包括地方的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門, 它們主要關(guān)注的是國家所在省市農(nóng)機(jī)作業(yè)的總體進(jìn)展。中觀是針對農(nóng)機(jī)企業(yè),我國法律規(guī)定,農(nóng)機(jī)企業(yè)在銷售農(nóng)機(jī)一年內(nèi),要提供免費(fèi)的“三包”(包修、包退、包換)服務(wù)。 這樣農(nóng)機(jī)企業(yè)可以知道客戶和產(chǎn)品的具體位置, 一旦客戶發(fā)現(xiàn)問題,能及時(shí)聯(lián)絡(luò)到農(nóng)機(jī)企業(yè),農(nóng)機(jī)企業(yè)可以就近調(diào)度應(yīng)急維修資源和人員,為客戶提供緊急維修服務(wù),保障農(nóng)機(jī)的持續(xù)作業(yè)。從微觀層面來看,很多機(jī)手希望了解當(dāng)前區(qū)域的農(nóng)業(yè)機(jī)械的熱點(diǎn)分布情況, 從而決定自己跨區(qū)作業(yè)的轉(zhuǎn)移方向。
因此,在農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,可以圍繞中國比較緊急的作業(yè),如三夏期間的小麥?zhǔn)崭?,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并采取相應(yīng)的措施。 在華北平原地帶,每年的五月初至六月底收小麥,收完小麥以后,馬上要整地或耕種玉米,這個(gè)時(shí)候搶收搶種非常緊急。 我們圍繞小麥?zhǔn)崭畹臒狳c(diǎn),制作了麥?zhǔn)湛煊崱?根據(jù)位置數(shù)據(jù)制作了農(nóng)機(jī)在線數(shù)量的分布圖,從5 月下旬持續(xù)一個(gè)月時(shí)間,每個(gè)階段收割機(jī)的數(shù)量都可以清楚地看到。 通過這種方法可以實(shí)現(xiàn)定量監(jiān)測,基本上每年的高峰期是在6 月1 日到6 月11 日,這11 天小麥?zhǔn)崭顧C(jī)在線數(shù)量是最多的。 通過該方法監(jiān)測出每天的小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的總體分布情況,為國家和地方層面關(guān)注農(nóng)收并采取相應(yīng)措施提供了一定借鑒。
吳才聰在論壇上發(fā)言
針對每臺農(nóng)機(jī)和每個(gè)區(qū)域的農(nóng)機(jī),都可以進(jìn)行作業(yè)時(shí)長、作業(yè)里程、作業(yè)面積、作業(yè)收入方面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),從一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù),最后可以得到每臺農(nóng)機(jī)或每個(gè)區(qū)域農(nóng)機(jī)的收入、成本和利潤情況。 我們每年會做一些有趣的事情,比如統(tǒng)計(jì)每天的作業(yè)冠軍和收獲季作業(yè)冠軍,收獲季作業(yè)冠軍一年可收割4000 多畝。
在一些基礎(chǔ)性的研究工作方面,可以利用平均作業(yè)面積估算整個(gè)國家活躍的收割機(jī)數(shù)量, 進(jìn)而分析賺錢背后的移動(dòng)規(guī)律。 中央電視臺播發(fā)的麥?zhǔn)湛煊?,以及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的官網(wǎng)發(fā)布的麥?zhǔn)湛煊崝?shù)據(jù),均來源于重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室所做的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
我們的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞物質(zhì)能量和信息構(gòu)建了一些行業(yè)貢獻(xiàn)平臺, 來研發(fā)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度模型,并開發(fā)了移動(dòng)送油的試點(diǎn)應(yīng)用,從三個(gè)維度保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn),來提高農(nóng)業(yè)的確定性。
宋茜
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所副研究員
主題:《智慧果園關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》
水果作為種植業(yè)中繼糧食和蔬菜之后的第三大產(chǎn)業(yè),在農(nóng)民增收和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。 因此,在此背景下,發(fā)展智慧果園推進(jìn)數(shù)字技術(shù)與果業(yè)的深度融合,已經(jīng)成為果業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型的重要抓手。 然而智慧果園在發(fā)展和建設(shè)中,實(shí)際上面臨諸多挑戰(zhàn)。
首先,從果園信息獲取的要素上來講,目前獲取的信息要素并不全。 現(xiàn)在大多研究以果園的地理環(huán)境和長勢、面積等群體參數(shù)為主。 針對果樹數(shù)量、產(chǎn)量,特別是雜草識別和水肥診斷的研究不足。特別是果園信息獲取的精度也不高,獲取手段以傳感器和平臺為主。 我們在突破果園信息獲取處理和作業(yè)的技術(shù)短板上,急需開展重大攻關(guān)。
數(shù)據(jù)成為關(guān)鍵的生產(chǎn)要素, 果園數(shù)據(jù)從哪里來? 數(shù)據(jù)如何處理、如何應(yīng)用? 研究團(tuán)隊(duì)首先利用空田地一體化果園智能感知體系整合了物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)和移動(dòng)平臺的移動(dòng)互聯(lián)平臺, 集成了遙感等技術(shù),構(gòu)建了地形、土壤等多維參數(shù),以及果園、果樹和果實(shí)多主體的全鏈條、 全要素的信息感知技術(shù)體系。
針對數(shù)據(jù)如何處理問題,研究團(tuán)隊(duì)圍繞果園、果樹和果實(shí)“三位一體”的多維信息挖掘和信息技術(shù),構(gòu)建了融航天遙感、 航空遙感和地面遙感為一體的多參數(shù)、多指標(biāo)的信息獲取和研究體系。在宏觀尺度上,基于高分和哨兵數(shù)據(jù)的結(jié)合,充分挖掘果樹的物候期, 結(jié)合紅外波段的特點(diǎn), 構(gòu)建了果園的識別模型。在縣域尺度上開展了山東煙臺棲霞蘋果、廣西南寧市武鳴區(qū)柑橘種植空間分布的信息獲取。 針對果樹,特別是不同的果園類型,利用果樹的光譜和幾何特征等,構(gòu)建了不同的識別框架,有效破解了密集果園下果樹識別的難題,識別精度提高到94.7%。
其次,在果實(shí)識別上,我們針對果樹的標(biāo)注和檢測技術(shù)、 中心地位等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)也進(jìn)行了研究。 針對數(shù)據(jù)樣本不足和獲取難的問題,開展了果實(shí)跨域自動(dòng)化標(biāo)注方法。通過原始域和目標(biāo)域來生成一個(gè)轉(zhuǎn)換器,基于這種模式的轉(zhuǎn)變,有效地生成了真標(biāo)簽和假標(biāo)簽,提高了果樹的識別能力。目前,我們通過視頻的序列影像的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,從跟蹤結(jié)果來看,能達(dá)到94%的精度。 總體而言,精度比較高,計(jì)算量較少,速度相對較快。
宋茜在論壇上發(fā)言
最后,我們在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能裝備和作業(yè)信息服務(wù)方面開展了一些工作。針對果園進(jìn)行了一系列作業(yè)裝備的研發(fā)。我們研發(fā)了云邊端一體化的田間服務(wù)一體機(jī),我們稱它為田間小精靈,它的主要功能是在果園中進(jìn)行精準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲取。通過自帶網(wǎng)絡(luò)通信能力和互聯(lián)互通多機(jī)協(xié)同作業(yè),能夠打通數(shù)據(jù)鏈條,支撐數(shù)據(jù)的獲取,驅(qū)動(dòng)智能農(nóng)機(jī)的變量作業(yè)。
此外, 我們還研發(fā)了水肥一體化的灌溉系統(tǒng),通過該系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)決策灌溉量和灌溉時(shí)間,省錢省時(shí)省力。
基于植保作業(yè)來驅(qū)動(dòng)智能裝備,實(shí)現(xiàn)了無人噴藥的機(jī)器人作業(yè)。 針對果園地形,通過果樹精準(zhǔn)定位,以及病蟲害處方圖來驅(qū)動(dòng)智能作業(yè)和噴藥。 跟隨運(yùn)輸機(jī)器人的果園“小工兵”主要通過智能跟隨和搬運(yùn)解決農(nóng)民老齡化的問題, 協(xié)助農(nóng)戶施肥、鋤草和運(yùn)輸果蔬,降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。
在智慧果園的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理和服務(wù)平臺的研發(fā)上,我們不斷挖掘創(chuàng)新推動(dòng)數(shù)字技術(shù)的落地發(fā)展,向著無人化果園的農(nóng)場前進(jìn)。
張琳
北京市商湯科技開發(fā)有限公司新興創(chuàng)業(yè)業(yè)務(wù)副總裁、智慧遙感總經(jīng)理
主題:《AI 助農(nóng)·智賦鄉(xiāng)村》
人工智能技術(shù)是未來智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的技術(shù)原動(dòng)力。 商湯科技作為中國原創(chuàng)人工智能平臺公司,創(chuàng)業(yè)9 年以來, 一直堅(jiān)持以深厚的學(xué)術(shù)積累和原創(chuàng)技術(shù)為核心, 在全球科技競爭中肩負(fù)為國家占領(lǐng)全球人工智能高地的使命, 企業(yè)的發(fā)展非常感謝國家的支持。 2018 年商湯科技入選科學(xué)技術(shù)部授予的第一批人工智能開放創(chuàng)新平臺,2021 年在香港完成了IPO 上市, 也是當(dāng)年全球第一家成功實(shí)現(xiàn)上市的人工智能企業(yè)。
人工智能技術(shù)隨著ChatGPT 等生成式AI 技術(shù)的爆發(fā),已經(jīng)邁向了2.0 時(shí)代。 這主要?dú)w功于大算力和大數(shù)據(jù)形成的巨大突破,推動(dòng)人工智能進(jìn)入大模型的時(shí)代。 在2.0 時(shí)代,我們認(rèn)為科技生產(chǎn)的范式出現(xiàn)了新變化, 過去80%的內(nèi)容, 無論是文字、圖片、詩篇還是編程都是由人工生產(chǎn)的。 在2.0時(shí)代, 我們認(rèn)為80%有價(jià)值的內(nèi)容是由大模型直接生產(chǎn)或者由機(jī)器直接生成, 剩下的20%是由人工通過各種提示工程,比如輸入一些關(guān)鍵詞優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)最終的結(jié)果。
在農(nóng)業(yè)遙感方面的AI 創(chuàng)新。在農(nóng)業(yè)上對于遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用非常普遍, 但是傳統(tǒng)遙感存在精度、時(shí)效、泛化能力差等問題,這導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)在很多應(yīng)用場景上的局限性。相較于傳統(tǒng)的遙感技術(shù),AI遙感技術(shù)在各個(gè)方面已經(jīng)解決了很多問題。 性能提升很顯著,比如對于縣域地塊識別,智能遙感技術(shù)只需要8 小時(shí)就可以完成所有的數(shù)據(jù)分析處理, 但是傳統(tǒng)遙感解譯卻需要65 天。同時(shí)傳統(tǒng)遙感解譯無法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,自動(dòng)化程度也會受限,所以AI 的泛化能力非常好,實(shí)現(xiàn)了各種問題的突破。
在作物識別的AI 算法上, 目前對于主糧作物和大宗經(jīng)濟(jì)作物可以做到精細(xì)化識別。 已經(jīng)有了水稻、玉米、小麥三大主糧作物全自動(dòng)化識別模型,大豆、 棉花這些經(jīng)濟(jì)作物也可以做到自動(dòng)化識別。模型不僅可以適配十米數(shù)據(jù), 對于亞米級的數(shù)據(jù)也可以做到精準(zhǔn)適配。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面, 我們結(jié)合決策類AI 的技術(shù),以農(nóng)業(yè)種植AI 大模型為切入口,通過視覺感知類的AI 遙感數(shù)據(jù)分析,包括無人機(jī)、田間物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集,結(jié)合農(nóng)藝師的專家經(jīng)驗(yàn)和知識庫訓(xùn)練水稻、玉米、小麥等以大田種植為主的農(nóng)業(yè)種植大模型。未來只要輸入和種植數(shù)據(jù)相關(guān)的信息, 通過計(jì)算機(jī)的大模型處理,就可以自動(dòng)生成各種專業(yè)的種植建議,指導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)開展各種農(nóng)事操作, 驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化的灌溉設(shè)施、無人機(jī)作業(yè),實(shí)現(xiàn)種植的智能化升級。
目前開展的AI 應(yīng)用具體有以下幾個(gè)方面。
第一, 面向糧食生產(chǎn)安全的監(jiān)管開發(fā)了一系列應(yīng)用,通過AI 遙感,包括政府?dāng)?shù)據(jù)的匯聚,可以高時(shí)效、低成本地對區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)測。再結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù), 在系統(tǒng)上對糧食種植的任務(wù)進(jìn)行比對,支持春播、夏播等一系列農(nóng)事作業(yè)的有序開展。
張琳在論壇上發(fā)言
第二, 在非農(nóng)非糧的監(jiān)測上也有很好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 我們通過比對, 可以直接對耕地的農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)、占用耕地的行為等非農(nóng)化的建設(shè)行為做到精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn),而且可以做到區(qū)塊級的勾畫識別。這些數(shù)據(jù)對于監(jiān)管部門開展點(diǎn)對點(diǎn)的工作非常有價(jià)值。
第三,在金融服務(wù)方面,AI 遙感技術(shù)也可以顯著提高遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用的及時(shí)性。 基于AI 遙感大模型可以擴(kuò)大高時(shí)效和低成本的耕地規(guī)模,并進(jìn)行作物長勢分析、災(zāi)害數(shù)據(jù)的分析。 政府部門可以基于這些數(shù)據(jù)和保險(xiǎn)公司的各種理賠承保業(yè)務(wù)做數(shù)據(jù)交叉核驗(yàn),保險(xiǎn)公司可以利用這些數(shù)據(jù)對自己承保理賠的業(yè)務(wù)做數(shù)據(jù)核驗(yàn), 將新的AI 技術(shù)服務(wù)在農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)上,把“三農(nóng)”保障工作落到實(shí)處。
第四,在農(nóng)村的人才培育上,AI 技術(shù)也有較好的應(yīng)用前景。 結(jié)合農(nóng)業(yè)的語料庫,面向農(nóng)業(yè)開展專項(xiàng)化的大語言模型訓(xùn)練, 實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)技術(shù)支持的自主學(xué)習(xí),自動(dòng)匯集農(nóng)機(jī)知識庫,為農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用提供大模型的支撐。 未來農(nóng)民可以打破時(shí)間的限制,與數(shù)字人進(jìn)行無縫銜接,進(jìn)行24 小時(shí)的溝通。還可以通過數(shù)字人視頻的生成技術(shù), 結(jié)合AI 文案生成、 文生圖等能力,將農(nóng)業(yè)技術(shù)知識制作成短視頻,以更加靈活和生動(dòng)的方式為農(nóng)民提供農(nóng)業(yè)的技術(shù)咨詢。
還可通過最新的三維內(nèi)容生成平臺技術(shù),實(shí)現(xiàn)高效率、低成本,在大場景范圍內(nèi)的三維建模和精細(xì)物體的建模,使農(nóng)產(chǎn)品數(shù)字化宣傳、營銷應(yīng)用打開新的技術(shù)應(yīng)用的想象空間。
(根據(jù)會務(wù)組錄音整理)