黨的二十大報告提出了“農(nóng)業(yè)強國”，農(nóng)業(yè)要強，不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)力的提高，更體現(xiàn)在人工替代的能級和能力上。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)靠天吃飯，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以溫室為載體逐步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，但我國是人口大國，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)仍然滿足不了我國的農(nóng)村現(xiàn)狀。我國的城鎮(zhèn)化率雖然已達到65.22%，城鎮(zhèn)化人口規(guī)模已經(jīng)是世界第一，但即便達到80%城鎮(zhèn)化率，我國依然還有2-3億人口還是要生活在農(nóng)村，農(nóng)業(yè)的發(fā)展脫離不了“生產(chǎn)關(guān)系”，利用人工智能發(fā)展精準農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑。
人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)及應用早已普及，這其中包括在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的耕作、播種和采摘等智能機器人，也有植保方面的智能探測土壤、探測病蟲害、氣候災難預警等智能識別系統(tǒng)，更有利用導航系統(tǒng)全自動耕種等機械化作業(yè)等。
人工智能面臨“農(nóng)業(yè)強國”的機遇
鄉(xiāng)村振興更需要人工智能，城市人口相對集中，農(nóng)村人口相對分散，人工智能替代人工的應用場景和機會也更多更廣。
人工智能在鄉(xiāng)村振興領(lǐng)域中的應用不僅僅是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的方方面面，還可以是在鄉(xiāng)村的文化創(chuàng)新、鄉(xiāng)村休閑旅游、鄉(xiāng)村生態(tài)保護及利用以及都市農(nóng)業(yè)等各個方面。
“農(nóng)業(yè)強國”是農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的要求，人工智能在我國鄉(xiāng)村振興的應用還較少，較為常見的就是“無人機”噴灑農(nóng)藥和機器人采摘，我國人工智能技術(shù)開發(fā)技術(shù)已經(jīng)有一定的發(fā)展基礎(chǔ)，創(chuàng)業(yè)者更需要關(guān)注的是應用場景的開發(fā)。
黨的二十大提出的“農(nóng)業(yè)強國”，為人工智能在鄉(xiāng)村振興領(lǐng)域的應用與發(fā)展提供了更多更廣的空間。
人工智能相關(guān)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用
大田種植作業(yè)工況條件復雜，實現(xiàn)無人化作業(yè)難度較大。北美、西歐具備基礎(chǔ)但需求不緊迫，日韓處于萌芽階段，我國正逐步興起。近期“無人農(nóng)場”成為新一代未來農(nóng)場的代名詞，各類技術(shù)圍繞“無人農(nóng)場”展開，也就是人工智能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用研發(fā)。
人工智能是多種信息技術(shù)的集成及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的交叉應用，其技術(shù)范疇涵蓋了傳感器等智能感知系統(tǒng)、無人智能裝備、仿真專家系統(tǒng)、以及物聯(lián)網(wǎng)等。
1、智能感知系統(tǒng)
智能感知系統(tǒng)包括了傳感器、數(shù)據(jù)分析與建模、圖譜技術(shù)和遙感技術(shù)等。智能傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境體系中能根據(jù)目前農(nóng)產(chǎn)品種植的特點，對不同作物的環(huán)境需求做出相應的感知，通過對其進行智能監(jiān)測。智能感知系統(tǒng)能夠根據(jù)多傳感器所提供的多源同構(gòu)或異構(gòu)信息，經(jīng)過智能信息處理，可以綜合地認知環(huán)境和對象的類別與屬性，以達到智能感知的目的，從而可按行為準則實現(xiàn)應有的行為決策。
智能感知技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、土壤探測、產(chǎn)量預測、病蟲害防護、植株成像、果實瑕疵檢測、豬臉識別等功能。
2、無人智能裝備
我國的衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)達，目前已開發(fā)出利用衛(wèi)星技術(shù)實施生產(chǎn)耕作的農(nóng)業(yè)無人機、智能收割機、智能播種機和采摘機器人等智能裝備。
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，衛(wèi)星技術(shù)主要以作物、土壤為對象，利用地物的光譜特性，進行作物長勢、作物品質(zhì)、作物病蟲害等方面的監(jiān)測，其主要應用于農(nóng)作物產(chǎn)量預估，農(nóng)業(yè)資源調(diào)查，農(nóng)業(yè)災害評估等。
（1）無人機融合AI技術(shù)
將無人機與人工智能AI識別技術(shù)深度融合，通過裝載的攝像頭，可對無人機拍攝的畫面進行實時檢測，可實現(xiàn)目標檢測、目標識別、目標定位、目標追蹤等功能。其中，AI智能檢測既可以利用前端智能方式實現(xiàn)，也可以通過后端智能實現(xiàn)。后端智能是指將無人機采集的圖片及視頻資源，傳輸至視頻結(jié)構(gòu)化智能大平臺進行統(tǒng)一分析，并輸出分析結(jié)果，進而方便管理者進行判斷與決策。
無人機融合AI技術(shù)的結(jié)合應用從植保到測繪，農(nóng)業(yè)無人機的應用場景正在不斷延伸。如植保無人機具有一鍵啟動、精準作業(yè)和自主飛行等能力，真正實現(xiàn)了無人機技術(shù)在噴施和播種等環(huán)節(jié)的有效應用。
無人機融合AI技術(shù)的應用場景還可以是①野生動物識別/數(shù)量統(tǒng)計。利用無人機巡航能力，可以觀測重點野生動物生態(tài)保護區(qū)域、濕地公園等區(qū)域的野生動物物種多樣性，通過AI深度學習算法對采集的圖片、視頻數(shù)據(jù)進行處理分析，實現(xiàn)對野生動物物種的識別以及統(tǒng)計數(shù)量等功能；②森林防火監(jiān)測?；诨鹧孀R別、煙霧識別等AI算法模型，可通過無人機監(jiān)測森林、山林、自然生態(tài)保護區(qū)、景區(qū)、公園、農(nóng)田等區(qū)域內(nèi)是否存在消防火災、秸稈焚燒等火患危險等，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可通過系統(tǒng)發(fā)出告警提醒。③湖面/河道/水域/景區(qū)垃圾識別。可以通過無人機檢測湖面的漂浮物、垃圾等，讓湖泊水域的養(yǎng)護管理、景區(qū)的環(huán)保工作等變得更加“智能化”。
（2）無人車
無人車利用了包括雷達、激光、超聲波、GPS、里程計、計算機視覺等多種技術(shù)來感知周邊環(huán)境，通過先進的計算和控制系統(tǒng)，來識別障礙物和各種標識牌，規(guī)劃合適的路徑來控制車輛行駛，在精準植保、農(nóng)資運輸、自動巡田、防疫消殺等領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展空間。例如國內(nèi)較為知識的極飛公司開發(fā)的無人車，擁有多種作業(yè)模式和擴展功能，已經(jīng)可以做到智能精準控制與自主行駛，應用在精準植保、農(nóng)資運輸、自動巡田、高效播撒、防疫消殺等多個領(lǐng)域，能有效提升作業(yè)效率，減少人力成本支出。
（3）農(nóng)業(yè)機器人
可應用于果園采摘、植保作業(yè)、巡查、信息采集、移栽嫁接等方面，越來越多的公司和機構(gòu)加入到采摘機器人的研發(fā)中，但離采摘機器人大規(guī)模地投入使用尚存在一定距離。
農(nóng)產(chǎn)品品類豐富，不同的品類的農(nóng)產(chǎn)品需要不同作業(yè)能力的機器人替代人工，很多農(nóng)業(yè)公司不懂AI技術(shù)，人工智能又不懂農(nóng)業(yè)，由此，農(nóng)業(yè)機器人的研發(fā)還是需要創(chuàng)界創(chuàng)新。
3、專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)(ES)是人工智能最活躍和最廣泛的領(lǐng)域之一,專家系統(tǒng)是在某一特定領(lǐng)域中，能夠像人類專家一樣解決復雜問題的計算機軟件系統(tǒng)。它能夠有效地運用專家多年積累的經(jīng)驗和專業(yè)知識，通過模擬專家的思維過程，解決需要專家才能解決的問題。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)主要幫助農(nóng)民提供四方面的功能：
（1）實時遠程技術(shù)咨詢：通過APP為農(nóng)民提供實時的技術(shù)答疑、技術(shù)咨詢，專家和農(nóng)民可以通過網(wǎng)絡面對面交流。
（2）病蟲害遠程診斷：提供圖片共享、文件共享等功能，農(nóng)民可以把田間病蟲害樣本實物圖樣通過系統(tǒng)傳給專家，專家根據(jù)實際病癥予以診斷并提出解決方案。
（3）疫病遠程監(jiān)控：可以將遠程攝像頭安裝在農(nóng)作物種植基地、溫室大棚等生產(chǎn)第一線，專家通過遠程訪問可隨時查看情況，及時方便的給予技術(shù)指導。
（4）遠程工作會議：通過各遠程站點提供高質(zhì)量的音視頻效果，可用于大面積的遠程診斷工作會議和信息發(fā)布。
專家系統(tǒng)也是數(shù)字經(jīng)濟中的重要商機，不同農(nóng)產(chǎn)品的種養(yǎng)殖過程通過專家系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)要素，通過不斷積累，利用機器學習的方法建立數(shù)學模型，為解決農(nóng)戶問題提供精準的指導。
專家系統(tǒng)也可以用于高標準農(nóng)田中的農(nóng)田水利設施無人化控制，例如，將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與云端數(shù)據(jù)庫結(jié)合，通過算法形成低風險決策信息及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各類指標及農(nóng)田水利設施閾值，借助無線通信模塊廣播到電氣設備控制中心，實現(xiàn)對電磁閥、水泵、補光燈及風機的閉環(huán)自動控制。
４、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
AIoT融合AI技術(shù)和IoT技術(shù)，可以通過物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生、收集來自不同維度的、海量的數(shù)據(jù)存儲于云端、邊緣端，再通過大數(shù)據(jù)分析，以及更高形式的人工智能，實現(xiàn)萬物數(shù)據(jù)化、萬物智聯(lián)化。
（1）采摘控制系統(tǒng)
傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要是根據(jù)人工觀察與經(jīng)驗來決定農(nóng)作物采收時間，這種方式往往錯過最佳采收時間，降低農(nóng)產(chǎn)品商品價值，影響企業(yè)經(jīng)濟效益，在大型農(nóng)場或農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)設置物聯(lián)網(wǎng)采收控制系統(tǒng)，可通過設定的采收時間和輪詢(依次詢問檢測器)，自動預報農(nóng)作物采收期，通過預測，能及時對接市場，提升商品價值，降低勞動消耗成本，提高企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)管理能力。
（2）加工控制系統(tǒng)
國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)大多采用半人工半機器進行農(nóng)作物和養(yǎng)殖產(chǎn)品加工，加工作業(yè)主要靠人工。由于工人加水平良莠不齊，加之加工環(huán)境無保障，使得產(chǎn)品品質(zhì)無保障，且很可能出現(xiàn)微生物污染。設立加工控制系充，可通過對清洗、保鮮、干燥等自動化生產(chǎn)技術(shù)的控制，減少人工直接加工，避免人為污染，統(tǒng)一生產(chǎn)加工技術(shù)，有效提高生產(chǎn)效率，降低勞動消耗。
（3）收購、流通控制及銷售控制系統(tǒng):
針對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后商品化過程中所涉及的收購、流通、銷售等環(huán)節(jié)的需求以及市場信息獲取，構(gòu)建出收購控到系統(tǒng)、流通控制系統(tǒng)以及銷售系統(tǒng)，以獲取各環(huán)節(jié)農(nóng)產(chǎn)品價格變動以及市場供求等信息。同時實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品各環(huán)節(jié)的跟蹤，確保農(nóng)產(chǎn)品流通過程中的安全。
區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)
可以采用區(qū)塊鏈技術(shù)加上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的溯源信息服務平臺，信息采集覆蓋動植物種子采購、播種(養(yǎng)殖)、施肥用藥、收獲、加工、運輸、進入超市等各個環(huán)節(jié)，形成農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可追溯。
無人化設施栽培
主要應用于果菜、花卉育苗管理、水肥一體化、病蟲害防治、采收運輸、加工包裝等環(huán)節(jié)。歐美日處于世界領(lǐng)先水平，我國整體水平不高。
歐美日等一些發(fā)達國家自動化、智能化生產(chǎn)技術(shù)研究與應用方面一直處于世界領(lǐng)先水平，已經(jīng)實現(xiàn)了環(huán)境調(diào)控自動化、生產(chǎn)過程無人化、分級包裝智能化。在設施栽培中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機器人也應用廣泛。日本在設施種植的育苗、嫁接、移栽、采摘、植保、施肥等環(huán)節(jié)有多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機器人。以色列、荷蘭、德國、英國、澳大利亞、瑞士、法國等國家均有針對本國特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機器人研發(fā)，采摘機器人均有小規(guī)模使用。近年來美國、歐盟、日本、韓國等制定國家戰(zhàn)略將工業(yè)機器人加快應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)速度明顯加快。
我國設施農(nóng)業(yè)機械化率較低，與發(fā)達國家相比，除環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)外，設施栽培自動化、智能化裝備整體水平不高，還存在一定的差距。我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)機器人大部分還停留在樣機階段，在精度、效率和可靠性方面和國外相比還存在一定的差距。以嫁接機器人為例，國內(nèi)研發(fā)的產(chǎn)品還需要人機協(xié)同作業(yè)。
無人化設施養(yǎng)殖
主要應用于環(huán)境控制、飼喂、擠奶、防疫、廢棄物處理等作業(yè)環(huán)節(jié)。發(fā)達國家生豬、奶牛、蛋雞養(yǎng)殖已有規(guī)模化應用，我國技術(shù)裝備研發(fā)能力嚴重滯后。
歐美等發(fā)達國家設施養(yǎng)殖機械自動化程度不斷提高，信息化、智能化技術(shù)應用于畜牧養(yǎng)殖各個環(huán)節(jié)，已建成多種養(yǎng)殖環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)平臺，形成了適合不同飼養(yǎng)規(guī)模和區(qū)域特點的生產(chǎn)模式，特別是生豬、奶牛、蛋雞養(yǎng)殖的少人化生產(chǎn)已有規(guī)?；瘧?。
未來展望
人工智能在鄉(xiāng)村振興中的應用不僅是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，還包括人工智能在鄉(xiāng)村休閑旅游中的應用，例如，景區(qū)智能導航、自駕游智能講解系統(tǒng)等。
不僅在農(nóng)村，我國城市生活中，都市農(nóng)業(yè)對人工智能也有廣泛的需求，例如，年輕人喜歡養(yǎng)花，但疏于管理，就可以利用人工智能實現(xiàn)自動澆灌等功能。（孫文華）
