精細(xì)農(nóng)業(yè)的實踐助推智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展
——訪中國工程院院士、國際歐亞科學(xué)院院士汪懋華

◎記者 齊美娟

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展已經(jīng)跨入了新征程，推進(jìn)新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化深度融合發(fā)展至關(guān)重要。20世紀(jì)90年代初中期以來在國際國內(nèi)開展的精細(xì)農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture，簡稱PA）的實踐正助推著智慧農(nóng)業(yè)體系的創(chuàng)新發(fā)展，這也是我國進(jìn)入信息經(jīng)濟(jì)引領(lǐng)科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新時代所需深入研究的課題。對此，記者采訪了在我國享有“精細(xì)農(nóng)業(yè)研究先驅(qū)”之稱的中國工程院院士汪懋華。

精細(xì)農(nóng)業(yè)實踐中信息科技應(yīng)用情況

記者：20世紀(jì)90年代初中期，您曾積極跟蹤了歐美發(fā)達(dá)國家開展精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成研究的實踐，在我國參與組織了精細(xì)農(nóng)業(yè)示范應(yīng)用體系的建設(shè)。請問，精細(xì)農(nóng)業(yè)這一概念的起源是什么？我國是在什么時候正式展開實踐的？

汪懋華：海灣戰(zhàn)爭結(jié)束后，美國全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)（GPS）的民用化推動了PA在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用研究的發(fā)展。PA是基于當(dāng)時信息技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)田精耕細(xì)作技術(shù)與農(nóng)田空間差異性信息的精細(xì)農(nóng)作管理，實現(xiàn)由經(jīng)驗型、定性化為主的粗放型農(nóng)業(yè)向知識型、精細(xì)化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變。PA的中文譯名究竟是“精準(zhǔn)”農(nóng)業(yè)還是“精細(xì)”農(nóng)業(yè)？這二者在概念上是存在區(qū)別的。2002年，密歇根大學(xué)精益制造項目聯(lián)合會主席杰弗里·萊克教授在談到精細(xì)思維時強(qiáng)調(diào)：“我們面對的是要建設(shè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)工程體系的問題。工程絕不僅僅是科學(xué)的簡單應(yīng)用和堆砌，工程除了要懂得基礎(chǔ)科學(xué)的基本原理和方法之外，還必須善于處理好科學(xué)要素、技術(shù)要素、經(jīng)濟(jì)要素、管理要素、社會要素及環(huán)境要素等的集成、選擇和優(yōu)化?！币虼?，我們一直堅持采用對PA“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的中文譯名。

自古以來，普天之下的農(nóng)民孜孜以求的就是基于信息和經(jīng)驗作出正確的決策。農(nóng)業(yè)水土資源、環(huán)境、農(nóng)田作物生長空間存在著明顯的時間和空間分布差異性，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)時代精明的農(nóng)民就是基于自已視角目測農(nóng)田小區(qū)資源、環(huán)境與作物長勢的空間分布差異性，實施精耕細(xì)作的農(nóng)作管理。從1994年初起，我國農(nóng)業(yè)工程科技界開始研究海外發(fā)達(dá)國家倡導(dǎo)的PA技術(shù)，并積極開展考察和交流，海外PA機(jī)械裝備技術(shù)產(chǎn)品提供商也開始探索我國巨大的市場需求潛力。世紀(jì)之交，我國建立了一批PA技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)和示范試驗農(nóng)場，進(jìn)行國外先進(jìn)經(jīng)驗的消化吸收并開展示范應(yīng)用實踐研究。與此同時，國際上一批支持PA實踐的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備工業(yè)也在快速發(fā)展。從GPS、GIS、RS的農(nóng)業(yè)應(yīng)用，到國產(chǎn)化農(nóng)田空間分布信息獲取技術(shù)研究，再到聯(lián)合收割機(jī)測產(chǎn)系統(tǒng)、變量作業(yè)（VRT）機(jī)械等先后進(jìn)入全球市場，可以說，精細(xì)農(nóng)業(yè)裝備的創(chuàng)新實踐也推動了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展。

記者：支撐精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的信息技術(shù)都有哪些？其發(fā)展又面臨著怎樣的問題？

汪懋華：支持精細(xì)農(nóng)業(yè)實踐的四種信息技術(shù)分別是Yield Monitor（小區(qū)產(chǎn)量分布信息監(jiān)控器）、Variable-Rate Technologies（變量農(nóng)作實施技術(shù)）、GPS Guidance Systems（全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)）和GPS Maps（GPS農(nóng)田信息分布圖生成技術(shù)）。業(yè)界認(rèn)為，精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)在未來是否被廣泛應(yīng)用，將取決于四方面：技術(shù)裝備價格是否下降，機(jī)器是否容易安裝和維護(hù)，保護(hù)地耕作是否得到廣泛推廣以及機(jī)械燃油、肥料和服務(wù)價格所占比重是否降低。

當(dāng)前精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展實踐過程中面臨三方面的挑戰(zhàn)：一是R&D（研究與開發(fā)）主要集中在技術(shù)推動思維指導(dǎo)下開展，較少關(guān)注成本節(jié)約和用戶投入的經(jīng)濟(jì)效益分析研究。二是終端用戶要求應(yīng)用高新技術(shù)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提質(zhì)增效的市場需求。三是新一代信息與通信技術(shù)的普及應(yīng)用，將提供更多的農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效、綠色發(fā)展、節(jié)本增收和廣泛實踐智慧農(nóng)業(yè)經(jīng)營的機(jī)會，精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)須不斷“升級”。

推進(jìn)新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化深度融合發(fā)展

記者：發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)已列入我國“十三五”推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的八項重大工程之一。請問，智慧農(nóng)業(yè)與精細(xì)農(nóng)業(yè)是什么關(guān)系，二者又有什么區(qū)別？

汪懋華：精細(xì)農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)擁有不同時代信息科技推動產(chǎn)業(yè)變革的背景及技術(shù)支撐。20世紀(jì)90年代初，GPS的民用化為精細(xì)農(nóng)作奠定了信息技術(shù)支撐的良好基礎(chǔ)。作為一種基于信息技術(shù)和知識優(yōu)化農(nóng)作實踐管理的集成系統(tǒng)，精細(xì)農(nóng)業(yè)不僅是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用的革命，其實踐也對智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)起到了助推作用。進(jìn)入到新世紀(jì)的第二個十年，新一代信息技術(shù)飛速發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。其建設(shè)需要通過集成運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、云計算與大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺等新一代信息技術(shù)獲取、匯聚、處理與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的客觀數(shù)據(jù)，并與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理人員的經(jīng)驗與智慧深度融合，進(jìn)而作出生產(chǎn)經(jīng)營管理、控制與決策。相較于精細(xì)農(nóng)業(yè)，智慧農(nóng)業(yè)更加深刻地詮釋了物聯(lián)網(wǎng)、無線通信與泛在互聯(lián)、云計算及大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的融合發(fā)展。

記者：智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展研究的熱點有哪些？在創(chuàng)新發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用的過程中需要注意哪些問題？

汪懋華：當(dāng)前我國已經(jīng)進(jìn)入了信息經(jīng)濟(jì)引領(lǐng)科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的新時代，然而人口增長、資源制約和環(huán)境惡化等問題依然較為突出，因此凡能有效提高農(nóng)業(yè)土、水、肥、藥、光及熱資源利用率與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的技術(shù)，都將成為智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展研究的新熱點。同時，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展也對面向農(nóng)業(yè)、農(nóng)村服務(wù)的信息科技創(chuàng)新提出了迫切需求。作為農(nóng)業(yè)科技工作者，我們力求基于信息技術(shù)和智慧管理好復(fù)雜的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村信息化、智慧化與智能化，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動生產(chǎn)率。

“十三五”時期是全面建成小康社會的決勝階段，要實現(xiàn)新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，農(nóng)業(yè)是短腿，農(nóng)村是短板。因此在創(chuàng)新驅(qū)動農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展的過程中，須認(rèn)真研究農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的現(xiàn)實，堅持問題導(dǎo)向的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展研究。在智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展研究的過程中，我們需要注意兩方面問題：

一是推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要促進(jìn)不同學(xué)科間的交叉融合，要創(chuàng)新研究發(fā)展方式。如推動信息科技與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)變革深度融合發(fā)展，把握信息科技發(fā)展態(tài)勢，跟蹤科技革命與新一代人工智能發(fā)展新趨勢，提高我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化科技創(chuàng)新能力，贏得農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展的新未來；要對我國進(jìn)入新時代、新征程的農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略，及農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展不平衡、不充分現(xiàn)狀有智慧地認(rèn)識與理解；要具備從事生物系統(tǒng)工程相關(guān)領(lǐng)域研究的良好知識基礎(chǔ)，善于與相關(guān)分支學(xué)科團(tuán)隊進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新等。

二是對人工智能發(fā)展熱潮要有冷思考。雖然我們周圍已經(jīng)出現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)、超級計算、可穿戴設(shè)備、云計算、搜索引擎以及由這些設(shè)備傳輸出來的大數(shù)據(jù)，基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能、人機(jī)一體化的混合智能，基于聽覺、嗅覺、味覺的跨媒體推理已經(jīng)興起，無人系統(tǒng)得到快速發(fā)展，但我們需要清醒地認(rèn)識到，人工智能總體上還處于發(fā)展的初級階段，在頂層設(shè)計上需優(yōu)先制定人工智能在農(nóng)業(yè)裝備制造及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理決策中相關(guān)的應(yīng)用創(chuàng)新研究規(guī)劃。要推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究，要有強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)能力與高水準(zhǔn)芯片式計算平臺支撐，要正確理解人工智能技術(shù)的本質(zhì)，注重“站高、看遠(yuǎn)、想深、謀實”的科學(xué)精神。