中科院智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備工程實(shí)驗(yàn)室：農(nóng)機(jī)“智慧芯”開(kāi)啟大國(guó)重器硬科技

鄭茂典

習(xí)近平總書記指出，要大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化、智能化，給農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化插上科技的翅膀。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步呈現(xiàn)出“工業(yè)化”的趨勢(shì)。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的流程顆粒度越分越細(xì)，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)組織管理模式得到了廣泛的認(rèn)可，這種“可預(yù)見(jiàn)”的生產(chǎn)模式將會(huì)極大地解放人力，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，并將深刻地影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的上、下游產(chǎn)業(yè)鏈。

在我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)技術(shù)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的情況下，如果仍采用按部就班的“追趕策略”，必然導(dǎo)致我國(guó)農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系建設(shè)“一步落后，步步落后”。因此，在全球農(nóng)機(jī)工業(yè)強(qiáng)國(guó)紛紛開(kāi)展新一代農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系建設(shè)的起跑時(shí)刻，我國(guó)的農(nóng)機(jī)工業(yè)正借助自身在信息技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，打造以信息技術(shù)為核心承載的自主可控的農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系，開(kāi)辟引領(lǐng)國(guó)際的新賽道。

本期，《科技創(chuàng)新與品牌》雜志走進(jìn)中國(guó)科學(xué)院智能農(nóng)業(yè)械裝備工程實(shí)驗(yàn)室。在這所被譽(yù)為“大國(guó)重器”的實(shí)驗(yàn)室里，探究我國(guó)智能農(nóng)機(jī)裝備科技的融合發(fā)展。

頂層設(shè)計(jì) 構(gòu)建我國(guó)農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)?！叭r(nóng)”問(wèn)題與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定息息相關(guān)。2016年，我國(guó)2300多家規(guī)模型農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)總產(chǎn)值近4500億元，生產(chǎn)規(guī)模躍居世界首位。但國(guó)際市場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，在沒(méi)有補(bǔ)貼的情況下，2015年全球前三名農(nóng)機(jī)企業(yè)收入已經(jīng)達(dá)619億美元，2016年我國(guó)2300余家企業(yè)的總收入相當(dāng)。

“這主要是我國(guó)在農(nóng)機(jī)領(lǐng)域自主創(chuàng)新投入少、差距大，重要產(chǎn)品和工藝技術(shù)幾乎全部依靠引進(jìn)，產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)極低，技術(shù)處于跟跑階段。但是，第三代農(nóng)機(jī)美國(guó)2016年才起步，和我們站在了同樣的起跑線上，這是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備在全球農(nóng)機(jī)工業(yè)強(qiáng)國(guó)面前彎道超車的絕佳時(shí)機(jī)?！敝袊?guó)科學(xué)院智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任張玉成說(shuō)，“從2014年開(kāi)始，我們就看準(zhǔn)了智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備這條賽道，通過(guò)多年不懈努力，終于初見(jiàn)成果”。

2014年，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所和洛陽(yáng)市政府簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議;2015年，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所洛陽(yáng)分所正式成立;2017年，洛陽(yáng)分所聯(lián)合其他幾家單位成立河南省智能農(nóng)機(jī)創(chuàng)新中心;2018年“超級(jí)拖拉機(jī)I號(hào)”問(wèn)世;2019年，國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心正式通過(guò)工信部論證，成為國(guó)家級(jí)平臺(tái)，同年，經(jīng)中國(guó)科學(xué)院批準(zhǔn)，由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所牽頭，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院植物研究所、微電子研究所、沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所等 7 家院內(nèi)單位，聯(lián)合組建了中國(guó)科學(xué)院智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備工程實(shí)驗(yàn)室 。

經(jīng)過(guò)多年的部署和研發(fā)，該工程實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)首款智能農(nóng)機(jī)專用控制芯片、智能網(wǎng)聯(lián)終端控制器、農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)和無(wú)人駕駛技術(shù)等，率先提出并成功研制出全球第一臺(tái)基于第三代技術(shù)體系的智能農(nóng)業(yè)裝備。目前，工程實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在新一代智能農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流的水平。

“之所以發(fā)展這么快，首先得益于所領(lǐng)導(dǎo)在科研產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合方面的戰(zhàn)略思考和頂層布局，自項(xiàng)目落地起，便同拖拉機(jī)、軸承等全國(guó)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，有的放矢?！睆堄癯烧f(shuō)。目前，實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)已經(jīng)聚集了10余家中國(guó)科學(xué)院內(nèi)農(nóng)機(jī)相關(guān)技術(shù)研究單位、7所高校和30余家企業(yè)，上中下游合作創(chuàng)新。例如：“超級(jí)拖拉機(jī)I號(hào)”就是由中科晶上提供整機(jī)系統(tǒng)方案和衛(wèi)星通信等核心技術(shù)，中科院微電子所提供無(wú)人駕駛技術(shù)，中科院合肥物質(zhì)院提供傳感器，中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)的龍頭企業(yè)——中國(guó)一拖提供拖拉機(jī)車架、換擋等技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)等。

模式探索 突破產(chǎn)學(xué)研用合作壁壘

按幾下手上的遠(yuǎn)程遙控器，無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)裝備就開(kāi)始自動(dòng)犁地、播種、撒藥、收莊稼。設(shè)定好時(shí)間和路線，它們甚至可以半夜“加班”，24小時(shí)無(wú)休，從耕整到播種再到植保環(huán)節(jié)全程無(wú)人作業(yè)。

這種科幻片似的場(chǎng)景，其實(shí)在我們真實(shí)生活中正在上演，“無(wú)人農(nóng)場(chǎng)”正在成為現(xiàn)實(shí)。這就是中國(guó)科學(xué)院智能農(nóng)機(jī)機(jī)械裝備工程實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的“超級(jí)拖拉機(jī)I號(hào)”，它的最大亮點(diǎn)是基于衛(wèi)星的智能網(wǎng)聯(lián)。有了它們，萬(wàn)畝級(jí)的農(nóng)機(jī)基地，只需要三四個(gè)人就能指揮將近20臺(tái)智能農(nóng)機(jī)，完成耕地、播種、灑水、打藥等全流程作業(yè)。而另一邊，山西農(nóng)谷、蕪湖繁昌、銀川賀蘭、阿納庫(kù)勒……一組組來(lái)自祖國(guó)各地的智能農(nóng)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)，點(diǎn)亮在實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，科研人員正緊盯數(shù)據(jù)軌跡，討論著優(yōu)化方案。

從“洛陽(yáng)一拖”到濰坊“雷沃重工”，再到湖北“帕菲特”，一家又一家的傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)企業(yè)紛紛簽約，正打造各自區(qū)域內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)示范基地，惠及地方農(nóng)業(yè)科技應(yīng)用發(fā)展，真正做到了科研院所與企業(yè)合作，實(shí)實(shí)在在地將科技資源轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)資源。

把科研成果轉(zhuǎn)化為企業(yè)的產(chǎn)品和效益，需要打通若干環(huán)節(jié)。在整個(gè)鏈條之中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是找對(duì)技術(shù)的市場(chǎng)化路徑。因此，推動(dòng)院企合作，首先要打破信息不對(duì)稱的障礙?？蒲性核蜕a(chǎn)企業(yè)之間的合作常出現(xiàn)“斷檔”，有時(shí)科研院所和生產(chǎn)企業(yè)達(dá)成了合作，雙方的分工也極其分明，科研院所將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給企業(yè)后，雙方的合作隨之完成。而企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，如果對(duì)科研技術(shù)把握不好，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量可能得不到保證。所以，打通科研院所和生產(chǎn)企業(yè)之間的信息通道，讓科研和生產(chǎn)保持密切互動(dòng)，就變得非常重要。

對(duì)于技術(shù)的市場(chǎng)化路徑，張玉成體會(huì)很深：“從研發(fā)技術(shù)到產(chǎn)品產(chǎn)值，條鏈太長(zhǎng)。企業(yè)想要出產(chǎn)品，科研人員擅長(zhǎng)出專利，交流往往不在一個(gè)頻道上。科研人員不能過(guò)分依賴國(guó)家項(xiàng)目扶持，而要按市場(chǎng)規(guī)則實(shí)現(xiàn)科研成果轉(zhuǎn)化。”如今，在這種創(chuàng)新體系下，科研人員只需負(fù)責(zé)提供專利，簽署技術(shù)買賣協(xié)議，再根據(jù)需求去委托開(kāi)發(fā)。這種創(chuàng)新模式目前已成效初顯。在我國(guó)農(nóng)機(jī)芯片和操作系統(tǒng)完全依賴進(jìn)口產(chǎn)品的大背景下，中心已研發(fā)出國(guó)內(nèi)首款智能農(nóng)機(jī)定制芯片——“神農(nóng)I號(hào)”芯片，以及被喻為拖拉機(jī)“安卓系統(tǒng)”的“珊瑚”操作系統(tǒng)等。

“都說(shuō)‘懂芯片的不懂農(nóng)業(yè)，懂農(nóng)業(yè)的不懂芯片’，計(jì)算所和中國(guó)一拖的合作，成功打破了這一魔咒?！睆堄癯烧f(shuō)，“我們想建立中國(guó)人自主可控的農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系，用核心技術(shù)擺脫農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)低附加值的窘境，闖出一條突破產(chǎn)學(xué)研用壁壘的康莊大道?！?/p>