數(shù)據(jù)是智能養(yǎng)豬發(fā)展的核心驅動力

過去20年是消費互聯(lián)網(wǎng)的大繁榮時期，互聯(lián)網(wǎng)的下半場將步入產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，而農業(yè)產業(yè)蘊藏著巨大的商機，這是互聯(lián)網(wǎng)巨頭進入養(yǎng)豬業(yè)的動力之一。與此同時，養(yǎng)豬產業(yè)的巨大市場體量和業(yè)大而不強，讓互聯(lián)網(wǎng)巨頭們看到潛在的發(fā)展機遇。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國居民每年消費約7億頭生豬，活體生豬流通市場體量即有1萬億人民幣，加上產業(yè)鏈上下游的各個環(huán)節(jié)，養(yǎng)豬業(yè)每年約有3.5萬億的市場體量。雖然市場體量巨大，但我國的養(yǎng)豬業(yè)與歐美發(fā)達國家相比還有很大的差距，養(yǎng)殖方式落后，行業(yè)集中度低，生產效率低，行情波動大，交易鏈條長，食品安全問題頻發(fā)。互聯(lián)網(wǎng)巨頭的高調進軍，讓許多人重新認識了養(yǎng)豬這個古老的行業(yè)：它并不低端，而是一個高科技產業(yè)，未來將實現(xiàn)生物科技、信息科技、金融科技的深度融合。

所有的技術最終都是要為生產和生活服務的，我國的養(yǎng)豬業(yè)正處在由勞動力密集的傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式向現(xiàn)代化轉型的路上，為AI等新技術提供了絕佳的發(fā)展機遇和應用場景。近年來，方興未艾的智能養(yǎng)豬就說明了這一點。

工廠化養(yǎng)豬的發(fā)展歷程

工廠化養(yǎng)豬的發(fā)展歷程大致分機械化、信息化、智能化三個階段。目前我國的大部分規(guī)?；B(yǎng)豬場處于信息化階段或由機械化向信息化轉型的階段。

機械化養(yǎng)豬是在生豬養(yǎng)殖全程各個生產環(huán)節(jié)（飼料加工、飼喂、畜產品采集加工、消毒防疫、廢棄物處理等）使用機械化作業(yè)代替人工操作。這種養(yǎng)殖模式的缺點是不感知外部信息，是一種信息孤島的系統(tǒng)。在這一發(fā)展階段，機械的使用代替了人工，節(jié)約了人力成本，提高了養(yǎng)殖規(guī)?；⒓s化、標準化生產水平。但存在的問題也很明顯：一是個別環(huán)節(jié)水平很高，多數(shù)主要環(huán)節(jié)水平卻很低，各個環(huán)節(jié)機械化水平參差不齊，養(yǎng)殖全程機械化整體水平被拉低；二是養(yǎng)殖機械在不感知外部環(huán)境的情況下、人為憑借養(yǎng)殖經(jīng)驗來執(zhí)行標準劃一的操作，不能采集外部數(shù)據(jù)，更不能針對具體環(huán)境變化做出調整。目前我國大部分中小規(guī)模豬場處于這一階段，或在向信息化轉型階段。

信息化養(yǎng)豬是利用傳感器技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、信息技術等采集各類生產、經(jīng)營、管理信息，由初步的數(shù)據(jù)分析指導生產。信息化養(yǎng)豬感知外界各類信息，是一種信息收集和反饋的系統(tǒng)。在這一發(fā)展階段，養(yǎng)殖方運用各種硬件和軟件持采集各種生產、經(jīng)營數(shù)據(jù)，利用信息管理軟件完成基本信息統(tǒng)計和分析。存在的問題主要有三個：一是數(shù)據(jù)不打通，早期數(shù)據(jù)采集由人工完成，后期借助物聯(lián)網(wǎng)的技術手段自動采集，但各種信息沒有高效的融合；二是無法實時控制，數(shù)據(jù)信息缺乏有效算法模型形成閉環(huán)控制，難以實時、動態(tài)地精準操作和控制；三是無法智能決策，沒有建立精細養(yǎng)殖模型，決策和處理主要基于人的經(jīng)驗，與實際的需求仍有差距。目前我國集團化養(yǎng)殖企業(yè)大多處于這一階段。

智能化養(yǎng)豬是集成移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)等多種技術，圍繞數(shù)據(jù)采集、分析和決策控制賦予機器學習能力，部分替代人的思維進行精細化管理。這種模式讓各類數(shù)據(jù)信息互聯(lián)互通，是一種復雜協(xié)同的自動化系統(tǒng)。在這一階段，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術不斷成熟，同時新技術與豬場生產更廣泛、更深入地結合，養(yǎng)殖方開始逐步嘗試替代人的操控來自主智能化決策。而一系列技術研發(fā)的突破和云端基礎設施的低成本普及布設，才會使得智能化養(yǎng)豬成為可能，從而將智能養(yǎng)豬真實落地應用于場景中，如基于環(huán)境動態(tài)的自動適應操作、養(yǎng)殖生產管理智能化操作、養(yǎng)豬周期的長短期智能規(guī)劃決策、疾病診斷及防控決策、物流分銷狀態(tài)分析以及專家系統(tǒng)管控等。預計未來，或將出現(xiàn)少數(shù)人甚至無人管理的大型豬場。

智能養(yǎng)豬的涵義

智能養(yǎng)豬是把工業(yè)上智能制造的理念遷移到養(yǎng)豬業(yè)，圍繞養(yǎng)豬產業(yè)鏈構建更廣泛的網(wǎng)絡化平臺，在此平臺基礎上可以更廣泛的協(xié)同集成并充分連接軟硬件設備設施和一系列最新的技術，從而基于養(yǎng)豬產業(yè)生產等多場景開發(fā)相應的產品和服務，帶動整個行業(yè)的轉型升級。工業(yè)領域認為智能制造特征是16個字，即狀態(tài)感知、實時分析、自我決策、精準執(zhí)行。

狀態(tài)感知是指通過圖像及視頻識別、聲音識別、步態(tài)識別、RFID、智能設備等技術及設備進行數(shù)據(jù)采集；實時分析是指利用大數(shù)據(jù)為基礎，構建不同的應用場景下的算法模型，通過云計算實時分析出最佳的方案；自我決策是通過專家系統(tǒng)及網(wǎng)絡傳輸，無需人工進行確定即可自動向設備、系統(tǒng)或人發(fā)出決策指令；精準執(zhí)行是根據(jù)實時收到的指令，設備、系統(tǒng)根據(jù)命令自動進行操作。

在智能養(yǎng)豬階段，圍繞著養(yǎng)豬產業(yè)，數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)聯(lián)通網(wǎng)絡和智能決策網(wǎng)絡不斷組網(wǎng)，構建更廣泛的養(yǎng)豬信息網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡通過各種傳感器、攝像頭、可穿戴設備等多種設備，實時采集多種狀態(tài)信息；數(shù)據(jù)聯(lián)通網(wǎng)絡完成各種數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)互通；決策智能網(wǎng)絡則在萬物互聯(lián)的數(shù)據(jù)信息融合基礎上，實現(xiàn)智能決策和驅動控制。此三個網(wǎng)絡組合形成的是一個圍繞養(yǎng)豬業(yè)的感知智能、數(shù)據(jù)融合智能和決策控制智能的合體。

智能養(yǎng)豬的核心技術和設備主要包括：軟件系統(tǒng)，包括企業(yè)云、豬場生產管理軟件、ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等；硬件設備，包括各類智能傳感器、攝像頭、紅外深度相機、可穿戴設備、智能控制系統(tǒng)、嵌入式設備、智能芯片、GPU、NPU等；基礎技術，包括移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等；算法模型，包括監(jiān)督學習、無監(jiān)督學習、遷移學習、決策樹、關聯(lián)規(guī)則學習等。目前，我國底層控制網(wǎng)絡不同廠商設備的組網(wǎng)、業(yè)務模型的標準交互通道、海量行業(yè)數(shù)據(jù)存儲、用戶訪問通道等，內部沒有詳細、精確的標準規(guī)范，數(shù)據(jù)共享協(xié)議、數(shù)據(jù)接口、業(yè)務模型訪問協(xié)議以及用戶外部訪問協(xié)議的不標準是亟待解決的難題。要實現(xiàn)智能養(yǎng)豬，需要將最新的設備和技術應用到養(yǎng)豬業(yè)的生產場景中，不斷加強對養(yǎng)豬業(yè)各種場景、各種事物的多層次特征提取、描述、還原及控制能力（見圖）。

基于對養(yǎng)殖流程各階段管理要點的梳理，研究者認為其主要包含個體識別、母豬管理、飼喂管理、生長曲線、疾病防控、環(huán)境控制、轉群管理等方面（表1）。

智能養(yǎng)豬產業(yè)圖譜

目前國內的智能養(yǎng)豬市場主要包括豬場大數(shù)據(jù)平臺、豬場智能設備、豬場物聯(lián)網(wǎng)設備及解決方案、AI技術及解決方案等領域。溫氏、牧原等傳統(tǒng)的養(yǎng)殖龍頭企業(yè)也在向智能化探索（主要的產品和典型企業(yè)見表2）。

農信互聯(lián)（豬聯(lián)網(wǎng)）是豬場大數(shù)據(jù)平臺產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合服務的典型企業(yè)，以“管理+交易+金融”模式打造生豬產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，即通過SaaS軟件幫助豬場做生產、經(jīng)營管理，解決數(shù)據(jù)的在線化；同時提供行業(yè)信息、電子商務、物流、供應鏈金融等互聯(lián)網(wǎng)服務，提供平臺共享化、智能化服務。脫胎于傳統(tǒng)農牧企業(yè)（大北農集團）的農信互聯(lián)有著深厚的養(yǎng)豬產業(yè)基礎，重視線下服務，構建了由地方事業(yè)部（省）、運營中心（縣）+小站（鄉(xiāng)）、生豬交易區(qū)域市場（生豬交易集散區(qū)域）所構成的三級線下服務體系。豬聯(lián)網(wǎng)上線三年來實現(xiàn)了快速擴張，用戶已經(jīng)覆蓋了全國的33個省、市，自治區(qū)；每年通過平臺管理和交易覆蓋的生豬超過5000萬頭，是目前國內覆蓋生豬頭數(shù)最多的產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。2018年5月，豬聯(lián)網(wǎng)“智慧養(yǎng)豬”3.0版本上線，即借助農信豬聯(lián)網(wǎng)平臺，將更多與豬相關的資源聯(lián)接起來，并借助最先進的物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等領先技術形成一個豬的網(wǎng)絡，充分發(fā)揮網(wǎng)絡協(xié)同的優(yōu)勢，構建養(yǎng)豬業(yè)的生態(tài)圈，利用積累的養(yǎng)豬大數(shù)據(jù)提升產業(yè)效率。

豬場大數(shù)據(jù)平臺豬場管理軟件的典型企業(yè)有傲農集團（豬OK）、安佑集團（安佑云）、久翔軟件（豬場管家）、微豬科技（微豬科技）、銀合科技（銀合ERP）等。這類平臺的開發(fā)公司有傳統(tǒng)農資企業(yè)、生豬養(yǎng)殖企業(yè)和豬場托管公司，也有專業(yè)的軟件開發(fā)公司。前者如傲農集團，有多年的生豬行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，產品主要服務于集團自身的豬場和客戶的豬場，同時也向集團外部豬場推廣，但由于有同業(yè)競爭的可能，豬場（特別是大型豬場）用戶會有所顧慮；后者如類似于專注軟件開發(fā)的久翔軟件，軟件開發(fā)能力較強，也在作為獨立的第三方軟件平臺進行推廣。其管理模塊主要包括育種分析、豬舍環(huán)境監(jiān)控、疫病診斷、精準飼喂、財務管理、銷售管理等內容，通過對智能管理系統(tǒng)的使用，幫助豬場節(jié)本增效，同時根據(jù)積累的行業(yè)大數(shù)據(jù)幫助豬場、農資企業(yè)等制訂生產決策，進一步推動行業(yè)升級。這些企業(yè)的大多數(shù)軟件有獨立的手機端和PC端版本，也有部分軟件搭建在微信平臺上，所有的軟件均根據(jù)豬場用戶的飼養(yǎng)規(guī)模和養(yǎng)殖方式設計了不同的版本。在盈利模式上，部分軟件以付費使用為主，部分軟件還通過信息推送、出售設備、大數(shù)據(jù)增值服務等收取服務費。存在的問題是所有軟件的數(shù)據(jù)均需要飼養(yǎng)員手動錄入，影響數(shù)據(jù)的準確性和可信度。

豬場智能設備 自動飼喂設備的典型企業(yè)是華科智農。其核心產品是“為樂食”產房母豬智能飼養(yǎng)管理系統(tǒng)、“易樂食”育成育肥豬智能飼養(yǎng)管理系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)PigWish。其中“為樂食”系統(tǒng)包括斷奶母豬、妊娠母豬、哺乳母豬三個系列，“易樂食”系統(tǒng)包括保育仔豬和育成育肥豬兩個系列。自動飼喂時飼料從車間到料槽，實現(xiàn)干飼料輸送，液態(tài)料飼喂；豬只飼喂采食信息及時收集，豬群動態(tài)數(shù)據(jù)管理；通過控制設備來實現(xiàn)豬只飼養(yǎng)和管理。

豬場物聯(lián)網(wǎng) 整體解決方案的典型企業(yè)是普立茲。普立茲集物聯(lián)網(wǎng)軟硬件研發(fā)、生產、系統(tǒng)設計、自動化、銷售及服務為一體，為農牧行業(yè)客戶提供綜合性物聯(lián)網(wǎng)解決方案。其SGC農場微管家系統(tǒng)是專為養(yǎng)殖行業(yè)量身定制的智慧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案，基于移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術，對畜禽舍環(huán)境進行實時監(jiān)測，對環(huán)境異常和斷電情況立即報警，對異常環(huán)境進行自動調控，對歷史環(huán)境進行查詢分析。其手機軟件搭建在微信平臺上，無需下載，讓用戶通過隨身手機隨時隨地、更加容易地管理養(yǎng)殖場。

AI視覺識別技術是利用傳感器、攝像頭等采集豬的視頻、圖像，利用計算機視覺識別技術和豬的行為學特征，對豬只的身份、生長狀態(tài)和健康狀況做出判斷。這一領域的典型企業(yè)是佳格天地，其是全球第一家將目標智能識別技術和機器學習技術應用于高分辨率遙感影像領域并率先實現(xiàn)商業(yè)化的科技公司，擁有多個技術創(chuàng)新和領先優(yōu)勢。在農業(yè)領域，佳格天地利用中、美、歐等數(shù)十顆衛(wèi)星和無人機實時采集地面和氣象數(shù)據(jù)，整合土壤、地塊、作物、農資等全方位信息，提供全產業(yè)鏈數(shù)據(jù)支持和管理級服務，目前服務己覆蓋約2億畝耕地。在智慧養(yǎng)殖領域，佳格天地正在積極開展視覺識別技術在豬只個體識別的應用研究。

AI聲音識別技術領域的典型企業(yè)是科大訊飛?？拼笥嶏w洛陽語音云創(chuàng)新研究院正在與生豬養(yǎng)殖龍頭企業(yè)合作進行豬群咳嗽自動監(jiān)測和預警的核心技術研究，通過分布式聲場網(wǎng)絡和聲紋識別技術進行豬應激聲自動識別，結合大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)動物疾病的早期發(fā)現(xiàn)和診斷。目前，科大訊區(qū)己完成核心算法和配套軟硬件產品開發(fā)，產品還在中試階段。同時，科大訊飛也在更深入地開展聲音、圖像方面等其他技術的研發(fā)合作。

區(qū)塊鏈技術是去中心化、分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。目前國內的區(qū)塊鏈市場整體上還處于研發(fā)投入階段，除了數(shù)字貨幣，其他領域尚沒有現(xiàn)象級的應用出現(xiàn)。不過部分技術型公司已經(jīng)開展了將區(qū)塊鏈技術應用到農產品溯源的項目，如阿里、京東紛紛宣布利用區(qū)塊鏈建立食品追溯體系，中南建設攜手北大荒集團開發(fā)了一整套區(qū)塊鏈大農場平臺基礎架構。但目前這些項目仍處于搭建平臺和基礎技術研發(fā)的階段，尚未給行業(yè)帶來實質性改變。

目前，以溫氏股份、牧原集團為代表的傳統(tǒng)規(guī)?；B(yǎng)豬企業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)了養(yǎng)豬的集約化、標準化、自動化、信息化，其也紛紛開始了智能化的探索和布局。2017年9月，溫氏股份牽頭啟動國家重點研發(fā)計劃“智能農機裝備”重點專項“設施畜禽養(yǎng)殖智能化精細生產管理技術裝備研發(fā)”項目，該項目的研發(fā)團隊還包括15家高校、科研院所及企業(yè)。2018年3月，溫氏股份與廣東南牧機械設備有限公司合作，共同建設廣東現(xiàn)代農牧裝備產業(yè)園，總投資50億元，規(guī)劃用地3000畝，將通過整合高端農牧設備資源和引進全球先進的農牧設備技術，打造國際現(xiàn)代農牧裝備業(yè)的集聚平臺及生產研究基地。

2017年12月，牧原集團為了加強公司信息化和智能化建設，成立了深圳牧原數(shù)字技術有限公司。牧原將公司設在深圳，可能是考慮到有利于公司收集和利用全方位的信息。同時，牧原積極探索物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術在養(yǎng)豬生產中的應用，打造了全新的智能養(yǎng)殖管理平臺，可全天實時監(jiān)控豬舍的溫度、濕度、氨氣等指標，確保豬只健康生長。目前，牧原集團部分飼料廠實現(xiàn)了無人生產，又提出無人化養(yǎng)殖的構想。

智能養(yǎng)豬的發(fā)展趨勢

數(shù)據(jù)是核心驅動力

從人工智能技術發(fā)展的歷程來看，早期主要由算法驅動，但缺少海量的數(shù)據(jù)積累的支撐與高水平的運算力保證，無法對算法模型進行持續(xù)的優(yōu)化、迭代。隨著科技的發(fā)展，算法模型日益優(yōu)化，現(xiàn)代計算機的性能逐年提升。當算法和計算力不能支撐實際產業(yè)需求或者未來技術壁壘很低的時候，數(shù)據(jù)將成為核心驅動力。以深度學習為例，深度學習是海量數(shù)據(jù)+人工神經(jīng)網(wǎng)絡，其效果取決于兩個因素，即計算能力和數(shù)據(jù)量的大小。計算能力需要資金投入，同時全球科技巨頭如Google、Facebook、IBM、阿里、百度都有開源平臺支持。所以隨著時間推移，計算能力只是較小的壁壘，而真正的痛點在數(shù)據(jù)量，深度學習的識別準確度是建立在樣本數(shù)據(jù)的數(shù)量級上，數(shù)據(jù)量越大模型越穩(wěn)定，識別度越高。

隨著信息技術的發(fā)展，壁壘最終會大幅降低，生存法則仍然是數(shù)據(jù)為王。誰掌握更多的數(shù)據(jù)，誰更有話語權。雖然已經(jīng)進入數(shù)字經(jīng)濟和智能商業(yè)時代，養(yǎng)豬產業(yè)的數(shù)據(jù)獲取方式仍舊主要靠人工，而簡單有效、價格厚道的互聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)豬工具在這一時期仍然是養(yǎng)豬產業(yè)數(shù)據(jù)積累的主要抓手。機器自我學習是突破點

智能是要實現(xiàn)軟件系統(tǒng)與硬件設備能夠按照不同的場景進行自主計算、并能夠實現(xiàn)自主精準的決策和互動，最終達到智能化、無人化操作。現(xiàn)階段的自動化控制或局部的智能化還是基于人的經(jīng)驗，人的經(jīng)驗有兩個局限性：一是并不精準，可能與實際情況有出入；二是受限于具體的環(huán)境，不同的環(huán)境下經(jīng)驗不能通用。

預計下一個階段的發(fā)展方向是機器自我學習，即在人的經(jīng)驗的基礎上，機器通過深度學習積累養(yǎng)殖經(jīng)驗，構建精細化養(yǎng)豬模型，如精準飼喂模型、母豬發(fā)情監(jiān)測模型、疾病預警模型、環(huán)境控制模型等，修正人的經(jīng)驗，從而實現(xiàn)精細化管理。例如，按照人的經(jīng)驗，哺乳母豬的最適溫度范圍為16—18℃，機器通過不斷的自我學習，能夠將母豬的適宜溫度數(shù)值區(qū)間鎖定在更準確、更科學的范圍，如16.5-18.5℃，并以此指導系統(tǒng)調節(jié)豬舍的環(huán)境狀況，帶動養(yǎng)殖效率的提升。