建设智慧农场 引领现代农业发展

2021年01月13日 11:25农民日报

无人农场、智慧农场是近年来农业领域的热门话题。原因很简单,因为农业劳动力在世界范围内都呈下降趋势。据联合国开发计划署统计,美国从1930年左右,日本、意大利、法国从1960年开始,农业从业人口占比迅速下降,如今,发达国家农业从业人口占比基本都在3%-5%,最少的国家以色列仅有约0.9%。

目前我国的农业从业人口占比大约是28%,且还在持续下降当中,预计未来30年内会下降到5%左右,且平均年龄是55岁,“60后”和“70后”是主力军,剩下则是“50后”和“85后”。这就意味着在25年后,中国农业主力军将全部退出农业。另一方面,中国劳动力成本也在不断增加,部分地区农忙时分,每天200元也雇不到人。

这就产生一个问题,将来谁来从事农业劳动?唯一的答案就是机器,机器替代人是一个必然的方向。这也使得产业界和学术界对无人农场、智慧农场的讨论有了现实意义。

机器换人的前提是机器需要具备三种能力:第一是感知,包括感知光、温、水、肥、热等生产环境,感知作业对象和装备状态等;第二是通信,也就是网络化;第三是具备智慧“大脑”,某种意义上这个大脑的智能程度不亚于人类。

要想达到这三种能力,需要具备三种技术来武装:一是物联网,让装备有感知能力和通信能力;二是大数据,有了物联网之后,大数据自然就会形成,然后对数据进行精准挖掘与分析,促使农业生产走向精准,从而解决农业生产效率、生产质量和农业可持续发展的问题;三是人工智能,也就是机器智能化。

所以,未来30年中国农业应该会发生巨大变革,在中华大地延续了五千年的农业将会实现华丽转身,完成从传统农业向现代农业的跨越,同时无人化也逐渐成为现代农业发展的一种潮流。

那么,什么是无人农场?事实上,无人农场不等同没有人,实际上保留了人,但同时依靠机器进行作业,从而促使作物产量提升、资源利用率提高,水、肥、药施用量减少,保证农产品质量安全,实现农业绿色可持续发展。

笔者认为,这样的“智慧农场”,将来一定会按照三个阶段来发展:第一阶段,传统劳动力或人不进入农场,但是需要人力进行远程控制的无人农场;第二阶段,演变为无人值守的农场,只保留一台无人机,虽然在农场内看不见人,但是实际上后面有4个人在远程操作这台无人机完成作业。还可以争取单人操作,尽量减少操控人员的数量;第三阶段,当人工智能发展到高级阶段,所有的作业便可由高级的无人系统自主决策指挥机器完成,也就是说,机器本身知道何时下地干活,何时回车库,所有的作业均由机器完成,这就是无人农场的最高级阶段。

值得关注的是,无人农场主要涉及以下四大关键技术:物联网、大数据、人工智能和机器人。

物联网主要解决的是农业作业环境的感知、通信问题。所以,物联网的核心就是“云网端”:云是大脑,网就是各种通信,如5G、无线网络、卫星通信、北斗系列的各种通信方式。

机器视觉相当于机器人的眼睛,它对作物长势、动物行为会进行一个判断,即通过视觉和人工智能、机器学习的结合,让机器对动物和植物进行一次精准的判断,然后对其营养或饲料投喂进行精准配给。这便是种植或养殖的核心技术。

其次就是人工智能,虽然现在仍然只能叫“初级人工智能”,即基于大数据的人工智能,这让机器拥有了人的思维方式,也就是控制的策略,甚至比人还精准。通过模拟人的思维进行科学准确的决策,再给装备发送指令,从而进行精准的控制。

最后一方面就是装备集成。除了无人机、无人驾驶和挤奶机器人等农业机器人相对成熟以外,国外的蔬菜、水果分拣包装机器人也比较成熟了。现在农业机器人任务中比较困难的是蔬菜的收获,目前欧洲、日本农场也未能实现智能化采摘。所以,这方面目前尚有诸多挑战。

让机器和人一样具有感知、驱动、导航、作业的能力是未来科研努力的方向,等这四方面真正成熟落地,就真正地实现了自主无人系统的搭建,无人农场才真正达到智慧的“无人境界”。

一项新技术从产生到完全推广需要很长时间,因此,我们应从现在开始就着手布局,从发展的角度去提问题、去研究、去攻关,不断推进相关产业发展,这将必然会对我国的农业现代化发展产生重大促进作用,也将助力2035年我们国家基本实现社会主义现代化。

(作者:李道亮)

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