中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院教授　李道亮
 

　　無人農(nóng)場、智慧農(nóng)場是近年來農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的熱門話題。原因很簡單，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)勞動力在世界范圍內(nèi)都呈下降趨勢。據(jù)聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署統(tǒng)計(jì)，美國從1930年左右，日本、意大利、法國從1960年開始，農(nóng)業(yè)從業(yè)人口占比迅速下降，如今，發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)從業(yè)人口占比基本都在3％-5％，最少的國家以色列僅有約0.9％。

 

　　目前我國的農(nóng)業(yè)從業(yè)人口占比大約是28％，且還在持續(xù)下降當(dāng)中，預(yù)計(jì)未來30年內(nèi)會下降到5％左右，且平均年齡是55歲，“60后”和“70后”是主力軍，剩下則是“50后”和“85后”。這就意味著在25年后，中國農(nóng)業(yè)主力軍將全部退出農(nóng)業(yè)。另一方面，中國勞動力成本也在不斷增加，部分地區(qū)農(nóng)忙時分，每天200元也雇不到人。

 

　　這就產(chǎn)生一個問題，將來誰來從事農(nóng)業(yè)勞動？唯一的答案就是機(jī)器，機(jī)器替代人是一個必然的方向。這也使得產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界對無人農(nóng)場、智慧農(nóng)場的討論有了現(xiàn)實(shí)意義。

 

　　機(jī)器換人的前提是機(jī)器需要具備三種能力：第一是感知，包括感知光、溫、水、肥、熱等生產(chǎn)環(huán)境，感知作業(yè)對象和裝備狀態(tài)等；第二是通信，也就是網(wǎng)絡(luò)化；第三是具備智慧“大腦”，某種意義上這個大腦的智能程度不亞于人類。

 

　　要想達(dá)到這三種能力，需要具備三種技術(shù)來武裝：一是物聯(lián)網(wǎng)，讓裝備有感知能力和通信能力；二是大數(shù)據(jù)，有了物聯(lián)網(wǎng)之后，大數(shù)據(jù)自然就會形成，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)挖掘與分析，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向精準(zhǔn)，從而解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問題；三是人工智能，也就是機(jī)器智能化。

 

　　所以，未來30年中國農(nóng)業(yè)應(yīng)該會發(fā)生巨大變革，在中華大地延續(xù)了五千年的農(nóng)業(yè)將會實(shí)現(xiàn)華麗轉(zhuǎn)身，完成從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的跨越，同時無人化也逐漸成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種潮流。

 

　　那么，什么是無人農(nóng)場？事實(shí)上，無人農(nóng)場不等同沒有人，實(shí)際上保留了人，但同時依靠機(jī)器進(jìn)行作業(yè)，從而促使作物產(chǎn)量提升、資源利用率提高，水、肥、藥施用量減少，保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

 

　　筆者認(rèn)為，這樣的“智慧農(nóng)場”，將來一定會按照三個階段來發(fā)展：第一階段，傳統(tǒng)勞動力或人不進(jìn)入農(nóng)場，但是需要人力進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的無人農(nóng)場；第二階段，演變?yōu)闊o人值守的農(nóng)場，只保留一臺無人機(jī)，雖然在農(nóng)場內(nèi)看不見人，但是實(shí)際上后面有4個人在遠(yuǎn)程操作這臺無人機(jī)完成作業(yè)。還可以爭取單人操作，盡量減少操控人員的數(shù)量；第三階段，當(dāng)人工智能發(fā)展到高級階段，所有的作業(yè)便可由高級的無人系統(tǒng)自主決策指揮機(jī)器完成，也就是說，機(jī)器本身知道何時下地干活，何時回車庫，所有的作業(yè)均由機(jī)器完成，這就是無人農(nóng)場的最高級階段。

 

　　值得關(guān)注的是，無人農(nóng)場主要涉及以下四大關(guān)鍵技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器人。

 

　　物聯(lián)網(wǎng)主要解決的是農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)境的感知、通信問題。所以，物聯(lián)網(wǎng)的核心就是“云網(wǎng)端”：云是大腦，網(wǎng)就是各種通信，如5G、無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、北斗系列的各種通信方式。

 

　　機(jī)器視覺相當(dāng)于機(jī)器人的眼睛，它對作物長勢、動物行為會進(jìn)行一個判斷，即通過視覺和人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)合，讓機(jī)器對動物和植物進(jìn)行一次精準(zhǔn)的判斷，然后對其營養(yǎng)或飼料投喂進(jìn)行精準(zhǔn)配給。這便是種植或養(yǎng)殖的核心技術(shù)。

 

　　其次就是人工智能，雖然現(xiàn)在仍然只能叫“初級人工智能”，即基于大數(shù)據(jù)的人工智能，這讓機(jī)器擁有了人的思維方式，也就是控制的策略，甚至比人還精準(zhǔn)。通過模擬人的思維進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的決策，再給裝備發(fā)送指令，從而進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。

 

　　最后一方面就是裝備集成。除了無人機(jī)、無人駕駛和擠奶機(jī)器人等農(nóng)業(yè)機(jī)器人相對成熟以外，國外的蔬菜、水果分揀包裝機(jī)器人也比較成熟了?，F(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)器人任務(wù)中比較困難的是蔬菜的收獲，目前歐洲、日本農(nóng)場也未能實(shí)現(xiàn)智能化采摘。所以，這方面目前尚有諸多挑戰(zhàn)。

 

　　讓機(jī)器和人一樣具有感知、驅(qū)動、導(dǎo)航、作業(yè)的能力是未來科研努力的方向，等這四方面真正成熟落地，就真正地實(shí)現(xiàn)了自主無人系統(tǒng)的搭建，無人農(nóng)場才真正達(dá)到智慧的“無人境界”。

 

　　一項(xiàng)新技術(shù)從產(chǎn)生到完全推廣需要很長時間，因此，我們應(yīng)從現(xiàn)在開始就著手布局，從發(fā)展的角度去提問題、去研究、去攻關(guān)，不斷推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這將必然會對我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展產(chǎn)生重大促進(jìn)作用，也將助力2035年我們國家基本實(shí)現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化。