中英智慧農(nóng)場科技創(chuàng)新合作現(xiàn)狀和建議

文|王振忠 魯淼 盧兵友

當(dāng)前， 新一代信息技術(shù)正加速向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域融合滲透，邁入以數(shù)據(jù)、信息和知識為核心要素的智慧農(nóng)業(yè)時代， 發(fā)展智慧農(nóng)場已成為發(fā)達(dá)國家搶占農(nóng)業(yè)科技競爭制高點(diǎn)， 推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的共識。 智慧農(nóng)場是指在一定的土地生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模條件下，系統(tǒng)有機(jī)組合智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)場適度生產(chǎn)經(jīng)營管理服務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的農(nóng)場生產(chǎn)方式。 英國作為智慧農(nóng)場應(yīng)用實(shí)踐較早的國家之一，在推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等重大科技成果研發(fā)和轉(zhuǎn)化落地方面取得了積極進(jìn)展。 近年來，為推動中英農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新深入合作， 科技部圍繞中英智慧農(nóng)場涉及的信息感知、智能大數(shù)據(jù)、智能機(jī)器人及智慧農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略與發(fā)展模式等方面與英國開展了系列合作， 取得了一定成效， 為全球智慧農(nóng)場發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。 由此，深度推進(jìn)中英智慧農(nóng)場國際科技合作，對于加強(qiáng)兩國農(nóng)業(yè)合作， 推動雙方引領(lǐng)全球智慧農(nóng)場發(fā)展具有重要意義。

英國智慧農(nóng)場發(fā)展優(yōu)勢與未來發(fā)展趨勢

英國是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的發(fā)達(dá)國家之一，其農(nóng)業(yè)逐漸形成了以經(jīng)營規(guī)?；?、 生產(chǎn)機(jī)械化、技術(shù)集成化、農(nóng)民職業(yè)化為特征的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。2013 年，英國發(fā)布了“農(nóng)業(yè)技術(shù)戰(zhàn)略”，提出一系列關(guān)于大數(shù)據(jù)、機(jī)器人和人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的管理改革措施，并建立了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)中心、 作物健康與保護(hù)中心、牲畜卓越創(chuàng)新中心、 農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)工程創(chuàng)新中心等機(jī)構(gòu)，屬于較早對發(fā)展智慧農(nóng)場進(jìn)行戰(zhàn)略部署的國家之一。

目前，英國已開展了多個智慧農(nóng)場應(yīng)用示范項(xiàng)目，從信息感知、智能決策、智能控制、5G 傳輸以及合作創(chuàng)新等方面全方位提升了英國農(nóng)場的智慧化水平，優(yōu)勢領(lǐng)域初步形成。 一是廣泛應(yīng)用以傳感器為核心的智能感知設(shè)備，促進(jìn)信息技術(shù)與種養(yǎng)技術(shù)有機(jī)融合。 英國智慧農(nóng)場普遍利用傳感器結(jié)合全球定位系統(tǒng)、個體標(biāo)識技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對農(nóng)場內(nèi)部生命體及環(huán)境指標(biāo)的實(shí)時感知和監(jiān)測監(jiān)控， 推動傳感技術(shù)與英國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)深度融合。 二是積極發(fā)揮專家系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)作業(yè)的作用，推動實(shí)現(xiàn)信息化與農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝的深度融合。 英國圍繞農(nóng)業(yè)機(jī)器人和農(nóng)業(yè)環(huán)境控制系統(tǒng)開展了農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)研發(fā)，并在農(nóng)場進(jìn)行了大批量應(yīng)用，取得了良好效果。 三是超前部署5G 無人農(nóng)場。通過商業(yè)競賽項(xiàng)目的形式開展農(nóng)村5G 試點(diǎn)建設(shè)工作，利用5G 網(wǎng)絡(luò)高速的傳輸速度，智能農(nóng)業(yè)設(shè)備和服務(wù)器之間的通信能力和網(wǎng)絡(luò)承載能力得到極大加強(qiáng)，為解決大規(guī)模生產(chǎn)人力監(jiān)管難等問題提出了解決方案，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和效益。 四是通過完善的質(zhì)量安全追溯體系確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。英國自2000 年開始在歐盟法律框架下設(shè)立了覆蓋全國的食品溯源體系——強(qiáng)制標(biāo)識計(jì)劃。在這一體系中，食品生產(chǎn)和供應(yīng)鏈條上所有環(huán)節(jié)都要有詳細(xì)記錄，政府食品安全檢查機(jī)構(gòu)有權(quán)隨時抽查和調(diào)閱相關(guān)記錄。 食品溯源體系已成為英國本土農(nóng)產(chǎn)品與海外農(nóng)產(chǎn)品競爭的核心優(yōu)勢之一。

未來，英國智慧農(nóng)場的發(fā)展將呈以下趨勢：一是5G 技術(shù)應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展，逐漸成為智慧農(nóng)場的核心基礎(chǔ)設(shè)施； 二是進(jìn)一步加大農(nóng)業(yè)無人自主控制前沿技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新應(yīng)用，推動智慧農(nóng)場朝無人化方向發(fā)展； 三是更加突出綠色可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式， 進(jìn)一步加快數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研發(fā)應(yīng)用， 利用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

我國智慧農(nóng)場發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)需求

近年來，我國順應(yīng)數(shù)字時代趨勢，先后出臺了一系列與智慧農(nóng)場相關(guān)的戰(zhàn)略部署， 加快了數(shù)字技術(shù)向農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域滲透， 為解放農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)力、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率、提升農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益與產(chǎn)業(yè)競爭力作出了重要貢獻(xiàn)。

我國智慧農(nóng)場發(fā)展呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是重視信息采集，通過傳感器、高清攝像頭等設(shè)備對農(nóng)場環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行智能監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的全程智能監(jiān)管，且應(yīng)用范圍已由簡單的農(nóng)田氣象自動感知向動植物生長環(huán)境（如土壤環(huán)境、水體環(huán)境、氣體環(huán)境等）多源信息智能感控轉(zhuǎn)變。 二是搶抓5G 機(jī)遇，截至2020 年3 月，我國已完成5G 基站建設(shè)19.8 萬個， 各地已探索出禾豐無人農(nóng)場、烏鎮(zhèn)5G 智慧農(nóng)場等5G 典型應(yīng)用模式，5G農(nóng)業(yè)應(yīng)用場景逐漸由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)向AI 精準(zhǔn)種養(yǎng)、農(nóng)機(jī)自動化、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)無人機(jī)植保、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)服務(wù)、農(nóng)產(chǎn)品流通溯源等場景拓展。 三是實(shí)施“機(jī)器換人”，積極探索智慧農(nóng)場的研發(fā)與應(yīng)用，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、京東數(shù)字科技、阿里巴巴等多家機(jī)構(gòu)紛紛部署農(nóng)場生產(chǎn)與管理領(lǐng)域的無人化技術(shù)與裝備， 推動了無人大田農(nóng)場、無人漁場、無人豬場等新業(yè)態(tài)的發(fā)展。 四是積極發(fā)揮數(shù)據(jù)要素作用，綜合利用各種數(shù)據(jù)、信息、知識和模型， 構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的農(nóng)場管理信息化平臺，有效推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策的智能化轉(zhuǎn)型。

未來， 我國智慧農(nóng)場存在以下技術(shù)需求：一是亟需加快推動農(nóng)用傳感器等感知技術(shù)的自主創(chuàng)新，推動我國智慧農(nóng)場基礎(chǔ)信息感知技術(shù)裝備的國產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)感知技術(shù)安全可控。 二是亟需加快研制準(zhǔn)確性高的動植物模型與智能決策系統(tǒng)，支撐農(nóng)場生產(chǎn)管理按需決策控制。 三是亟需加快建立高效、低成本的天空地信息獲取系統(tǒng)，推動實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方案選擇、 投入品決策、裝備智能控制、供應(yīng)鏈管理等農(nóng)業(yè)決策。 四是亟需加快發(fā)展多功能系統(tǒng)集成的農(nóng)機(jī)智能裝備技術(shù)，拓寬無人自主作業(yè)系統(tǒng)在種養(yǎng)業(yè)的覆蓋領(lǐng)域， 加快搭建全生命周期智慧化應(yīng)用閉環(huán)體系，真正實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)場的無人化、智能化、數(shù)字化。

中英智慧農(nóng)場未來合作重點(diǎn)

依托中英聯(lián)合科學(xué)創(chuàng)新基金和中英農(nóng)業(yè)旗艦挑戰(zhàn)計(jì)劃，中英雙方已經(jīng)通過聯(lián)合研究、示范工程以及共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、聯(lián)合中心等形式，在智慧農(nóng)場、 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、 機(jī)器人遙感等領(lǐng)域開展了務(wù)實(shí)合作，取得了系列成果。 隨著新一代信息技術(shù)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程連接成為有機(jī)的整體系統(tǒng)， 未來中英智慧農(nóng)場應(yīng)主要圍繞農(nóng)業(yè)發(fā)展方式智慧化、 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)精細(xì)化、農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境綠色化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)化、 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)質(zhì)化以及農(nóng)業(yè)發(fā)展資源可持續(xù)化開展合作交流， 共同推動中英兩國智慧農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

聯(lián)合開展智慧農(nóng)場關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)， 實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)場技術(shù)協(xié)作創(chuàng)新。 一是攻克智慧農(nóng)場信息感知核心關(guān)鍵技術(shù)， 建立多時空尺度的信息感知體系，積極發(fā)展農(nóng)業(yè)高分系列衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星和國際其他衛(wèi)星資源，推動農(nóng)（牧）場信息的高效獲取。二是突破智能決策系統(tǒng)基礎(chǔ)理論瓶頸， 深化大數(shù)據(jù)和人工智能在智能決策系統(tǒng)中的應(yīng)用。 三是加強(qiáng)農(nóng)機(jī)裝備智能化技術(shù)研發(fā)與集成應(yīng)用， 建設(shè)形成高速率和高精度信息耦合傳輸?shù)臒o人化智慧農(nóng)場， 實(shí)現(xiàn)基于計(jì)算機(jī)自主控制的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理模式，全面推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向無人化發(fā)展。

聯(lián)合推進(jìn)智慧農(nóng)場標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系， 促進(jìn)智慧農(nóng)場規(guī)范有序發(fā)展。 一是加快建立數(shù)據(jù)采集、傳輸、集成應(yīng)用等智慧農(nóng)場基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，重點(diǎn)開展包括農(nóng)場生產(chǎn)信息采集標(biāo)準(zhǔn)、 數(shù)據(jù)處理與接口標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)人工智能系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、集成應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等在內(nèi)的中英兩國共同認(rèn)可的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定。 二是加快研制智慧農(nóng)場建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)監(jiān)督評估體系，定期開展針對智慧農(nóng)場的監(jiān)測考量評價。 三是建立配套軟硬件產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心，規(guī)范市場準(zhǔn)入，保障智慧農(nóng)場健康發(fā)展。

深化大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)在農(nóng)場中的應(yīng)用，提升農(nóng)場管理智能化水平。 一是深化大數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)場生產(chǎn)場景中的應(yīng)用， 從農(nóng)業(yè)設(shè)施資源規(guī)劃、日常農(nóng)事管理、作物生長監(jiān)控等多個方面建立基于大數(shù)據(jù)的智慧農(nóng)場智能控制管理模式。二是協(xié)作共建智慧農(nóng)場市場化經(jīng)營管理平臺系統(tǒng)，提升智慧農(nóng)場數(shù)字化經(jīng)營管理能力，推動中英智慧農(nóng)業(yè)貿(mào)易流通的市場化進(jìn)程。 三是打造“區(qū)塊鏈+”智慧農(nóng)場生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自我維護(hù)管理，降低云端控制的后期使用和維護(hù)費(fèi)用。

推進(jìn)中英智慧農(nóng)場科技創(chuàng)新合作的有關(guān)建議

未來， 隨著中英在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域合作交流的進(jìn)一步加深， 建議兩國通過出臺相關(guān)政策豐富智慧農(nóng)場合作方式，加快建立智慧農(nóng)場合作長效機(jī)制，分階段、分層次、分領(lǐng)域梯次推進(jìn)中英智慧農(nóng)場科技合作，攜手提升兩國智慧農(nóng)場發(fā)展水平，引領(lǐng)全球智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。

豐富中英智慧農(nóng)場合作方式。 一是設(shè)立相關(guān)的農(nóng)業(yè)國際化合作交流機(jī)構(gòu)。 建立完善的從政府到民間高效配合的農(nóng)業(yè)合作組織機(jī)構(gòu)， 為中英兩國農(nóng)業(yè)對外經(jīng)濟(jì)合作提供市場信息和管理服務(wù)，深入挖掘中英兩國農(nóng)業(yè)合作的潛在市場。 二是推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)合作。 充分發(fā)揮兩國海外園區(qū)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)以及產(chǎn)業(yè)集中、規(guī)模大、易形成產(chǎn)業(yè)鏈等優(yōu)勢，擴(kuò)大海外農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)合作，推動農(nóng)業(yè)科技合作成果轉(zhuǎn)化，打造中英農(nóng)業(yè)發(fā)展新平臺。三是創(chuàng)新農(nóng)業(yè)管理合作協(xié)作機(jī)制。 通過設(shè)立聯(lián)席會議辦公室由政府機(jī)構(gòu)或農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)對合作事務(wù)進(jìn)行監(jiān)督管理，建立嚴(yán)密的聯(lián)絡(luò)負(fù)責(zé)人制度，定期召開會議制定雙方農(nóng)業(yè)科技合作宏觀方向， 同時明確所有合作參與方(部門、機(jī)構(gòu)、單位等) 的職責(zé)，協(xié)調(diào)分工，防止資源分配不均或浪費(fèi)現(xiàn)象。

加快建立中英智慧農(nóng)場合作長效機(jī)制。一是推進(jìn)中英智慧農(nóng)場科技合作重大平臺建設(shè)。 以農(nóng)業(yè)高端傳感器芯片、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)自主無人控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)為突破， 充分整合中英雙方資源、技術(shù)和人才優(yōu)勢，打造一批涵蓋基礎(chǔ)創(chuàng)新、公共服務(wù)、 成果轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的智慧農(nóng)場聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、聯(lián)合研究中心、技術(shù)轉(zhuǎn)移中心和技術(shù)示范基地，努力建成多層次、全方位的友好合作格局。 二是建立中英智慧農(nóng)場科學(xué)家聯(lián)盟。 積極聯(lián)合兩國政府、高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)力量，集中組建高層次科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，搭建密集的科學(xué)家智庫、論壇等，促進(jìn)前沿科學(xué)技術(shù)與智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。 三是促進(jìn)智慧農(nóng)場信息共享。 圍繞智慧農(nóng)場數(shù)據(jù)組織邏輯、數(shù)據(jù)時空拓?fù)?、?shù)據(jù)規(guī)整重構(gòu)等技術(shù)開展攻關(guān)，協(xié)作共建形式多樣、數(shù)據(jù)共通、標(biāo)準(zhǔn)一致、相互認(rèn)可的中英智慧農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)管理平臺系統(tǒng)和數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)專用模型， 推進(jìn)智慧農(nóng)場創(chuàng)新技術(shù)的雙向轉(zhuǎn)化。四是成立中英智慧農(nóng)場發(fā)展基金。 創(chuàng)新雙方產(chǎn)融結(jié)合合作模式，以專業(yè)化和市場化運(yùn)作聚集中英社會資本，重點(diǎn)支持智慧農(nóng)場標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、智能農(nóng)機(jī)裝備購置與智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用等，拓寬兩國智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)融資平臺，解決農(nóng)場融資難題，進(jìn)一步提升中英智慧農(nóng)場建設(shè)整體發(fā)展水平。

梯度推進(jìn)中英智慧農(nóng)場國際科技合作。 一是進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，系統(tǒng)謀劃合作框架，加快打造中英智慧農(nóng)場建設(shè)“共同體”。以高起點(diǎn)謀劃、高水準(zhǔn)規(guī)劃、高層次建設(shè)、高品質(zhì)發(fā)展為核心思想，以關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)培育為導(dǎo)向， 根據(jù)雙方實(shí)際發(fā)展情況和階段性特征制定中英智慧農(nóng)場合作框架體系和任務(wù)清單，協(xié)調(diào)推進(jìn)落實(shí)，保障雙方合作銜接有序和相互促進(jìn)。 二是加快組織國際科技合作計(jì)劃，明確分階段合作重點(diǎn)領(lǐng)域與優(yōu)先方向。針對當(dāng)下關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)開展協(xié)同攻關(guān)和應(yīng)用示范，瞄準(zhǔn)農(nóng)場生產(chǎn)經(jīng)營的“數(shù)據(jù)+ 算法+ 算力”，緊扣“新基建”農(nóng)業(yè)場景應(yīng)用落地，重點(diǎn)關(guān)注基于5G 的智慧農(nóng)場聯(lián)合研發(fā)與示范、農(nóng)業(yè)機(jī)器人聯(lián)合研究、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合開發(fā)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與智慧種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)聯(lián)合開發(fā)與示范五大領(lǐng)域，推動中英智慧農(nóng)場深度協(xié)同發(fā)展。三是分階段梯度推進(jìn)中英智慧農(nóng)場建設(shè)。 結(jié)合目前智慧農(nóng)場發(fā)展階段和實(shí)際需求， 強(qiáng)化智慧農(nóng)場技術(shù)集成研究與應(yīng)用， 有序推進(jìn)信息技術(shù)與智慧農(nóng)場全產(chǎn)業(yè)鏈融合。