你能想象到的未來(lái)農(nóng)業(yè)的模樣，或許都可以用智慧農(nóng)業(yè)去描繪。

近日，記者探訪走在智慧農(nóng)業(yè)前沿的南京國(guó)家農(nóng)高區(qū)5G藍(lán)莓植物工廠、智慧稻麥無(wú)人農(nóng)場(chǎng)和江蘇省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，它們有的已經(jīng)示范化應(yīng)用，有的正在產(chǎn)業(yè)化推廣，有的剛剛啟動(dòng)建設(shè)，各種前沿農(nóng)業(yè)科技令人驚嘆連連。

科學(xué)技術(shù)總是走在產(chǎn)業(yè)前端，即使仍有許多關(guān)鍵核心技術(shù)等待攻克，智慧農(nóng)業(yè)的低成本應(yīng)用也存在諸多瓶頸，但科研人員們矢志創(chuàng)新的腳步從不停歇。他們堅(jiān)信，植入“超級(jí)大腦”，廣闊無(wú)垠的農(nóng)田也可以盡在掌握。

5G植物工廠“樣板房”

4月8日下午，艷陽(yáng)高照，記者走進(jìn)位于南京國(guó)家農(nóng)高區(qū)“兩莓”示范園的5G藍(lán)莓植物工廠“樣板房”時(shí)，當(dāng)面迎來(lái)陣陣細(xì)小的“雨霧”，頓感清涼。“玻璃溫室里的‘智慧大腦’一旦感應(yīng)到溫度超過(guò)30攝氏度，噴淋設(shè)備就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行降溫。”“兩莓”示范園負(fù)責(zé)人俞小花說(shuō)，這個(gè)“樣板房”里種植的都是藍(lán)莓，比較嬌氣怕熱，此刻的溫室里，不但噴淋設(shè)備在工作，頂部還有四臺(tái)環(huán)流風(fēng)扇也正吹得起勁，頂開(kāi)窗也自動(dòng)打開(kāi)幫助溫室散熱，北邊的濕簾和南邊的風(fēng)機(jī)則遙相呼應(yīng)進(jìn)行加濕降溫，水肥一體化滴灌設(shè)備一旦接到“缺水缺肥”預(yù)警也會(huì)迅速啟動(dòng)……無(wú)人環(huán)境下，先進(jìn)設(shè)備接受到“大腦”的指揮后各司其職，智慧農(nóng)業(yè)正在走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

5G藍(lán)莓植物工廠里正在自動(dòng)噴淋降溫

“目前除了采摘和修剪需要人工作業(yè)，在5G植物工廠里，水、肥、營(yíng)養(yǎng)液、光照、溫度已經(jīng)全部可以實(shí)現(xiàn)智能控制。”俞小花介紹，溫室頂部的陽(yáng)光板有自動(dòng)調(diào)節(jié)光照的功能，并可自動(dòng)開(kāi)關(guān)；溫室上方還有外遮陽(yáng)、內(nèi)遮陽(yáng)和一層保溫層，會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)溫度自動(dòng)開(kāi)關(guān)；地面上，種植盆底部還布設(shè)了“地暖”管道，冬天寒冷時(shí)可以給土壤“加溫”。“由于生長(zhǎng)環(huán)境好，即使今年冬天我們沒(méi)有啟動(dòng)加溫系統(tǒng)，‘天后’這個(gè)品種預(yù)計(jì)4月底就能成熟了，比露天種植大概早一周。”俞小花指著一列長(zhǎng)到五六十公分高，已經(jīng)開(kāi)花的藍(lán)莓說(shuō)。

“兩莓”示范園數(shù)字農(nóng)場(chǎng)指揮中心

5G藍(lán)莓植物工廠如此智能，它的“智慧大腦”究竟是怎樣工作的？記者來(lái)到“兩莓”示范園的數(shù)字農(nóng)場(chǎng)指揮中心。在這里，數(shù)字農(nóng)業(yè)云平臺(tái)占據(jù)了一整面墻。平臺(tái)按照不同的藍(lán)莓品種和功能，劃分了數(shù)十個(gè)地塊，除了5G藍(lán)莓植物工廠“樣板房”，更多的是大棚和大田，每個(gè)地塊都布設(shè)了多種傳感器。“所謂數(shù)字化管理，第一個(gè)功能就是數(shù)據(jù)的獲取，你看有紅點(diǎn)、綠點(diǎn)、黃點(diǎn)的這些地方，都布設(shè)了傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以實(shí)時(shí)獲取作物的土壤、環(huán)境、氣象各方面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)每隔4個(gè)小時(shí)上傳一次。”平臺(tái)管理人員介紹。

數(shù)字化的第二個(gè)功能是分析，把日常監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，與標(biāo)準(zhǔn)化栽培指標(biāo)進(jìn)行智能比對(duì)分析，形成綜合評(píng)分結(jié)果，一旦分析到數(shù)據(jù)不在安全范圍內(nèi)，顯示屏就會(huì)出現(xiàn)小鈴鐺閃爍預(yù)警。此時(shí)就涉及到數(shù)字化管理的第三個(gè)功能，即應(yīng)用，數(shù)字化的分析結(jié)果可以指導(dǎo)農(nóng)場(chǎng)管理人員實(shí)時(shí)調(diào)整農(nóng)事活動(dòng)安排，比如大棚里種的藍(lán)莓，施肥、滴灌、避雨、遮陽(yáng)、噴淋等，都可以通過(guò)遠(yuǎn)程方式在手機(jī)端點(diǎn)擊設(shè)備開(kāi)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)，而5G藍(lán)莓植物工廠除了遠(yuǎn)程操控的方式，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)自動(dòng)控制。

數(shù)字技術(shù)的加持，對(duì)兩莓精細(xì)化、精準(zhǔn)化種植提供了詳盡的技術(shù)參考，形成了標(biāo)準(zhǔn)化栽培的模式，從而實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效。預(yù)計(jì)今年達(dá)產(chǎn)后，示范區(qū)藍(lán)莓平均畝產(chǎn)在1000到1500斤左右，比普通農(nóng)戶種植增產(chǎn)20％以上，畝均增收超過(guò)萬(wàn)元。

智慧稻麥無(wú)人農(nóng)場(chǎng)

距離“兩莓”示范區(qū)15分鐘車程的“智慧稻麥無(wú)人農(nóng)場(chǎng)”示范田里，綠油油的小麥長(zhǎng)勢(shì)喜人，十多個(gè)大型“神農(nóng)-稻草人”正兢兢業(yè)業(yè)地守護(hù)著這300多畝良田。“我們的‘稻草人’不單單只是驅(qū)鳥，它們裝有高清攝像頭，可以上下左右360度轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，旁邊是作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)診斷無(wú)線終端，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)特征、大氣、土壤溫濕度等狀況。”南京神農(nóng)智慧農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授湯亮介紹，通過(guò)農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，監(jiān)測(cè)到的作物、大氣和土壤數(shù)據(jù)將直接傳輸?shù)皆破脚_(tái)服務(wù)器，平臺(tái)根據(jù)服務(wù)器中的作物模型，以及一系列算法，可在手機(jī)上為農(nóng)戶實(shí)時(shí)提供肥水診斷與調(diào)控方案。

智慧稻麥無(wú)人農(nóng)場(chǎng)里的“稻草人”

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的“高智商”，高度依賴于5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，正是有了這些高科技，農(nóng)作物、裝備、環(huán)境資源等生產(chǎn)要素才得以在線化、數(shù)據(jù)化。

湯亮告訴記者，除了農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備外，研究院還研發(fā)了“農(nóng)田感知與智慧管理系統(tǒng)”，高效集成包括物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)在內(nèi)的“星-機(jī)-地”作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與智慧農(nóng)作模型，能實(shí)現(xiàn)稻麥生長(zhǎng)全程快速感知、水肥精確管理以及產(chǎn)量品質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)警，“不久前，我們剛通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)這300多畝的大田進(jìn)行了精細(xì)化施肥。”這些稻麥精確管理技術(shù)給出的定量化栽培調(diào)控方案，能節(jié)省氮肥10%以上、增產(chǎn)5%-12%。

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)人的替換，因此機(jī)器必須具有“思考能力”，具有生產(chǎn)者的判斷力、決策力和操作技能。如何與農(nóng)機(jī)公司、無(wú)人機(jī)企業(yè)等合作研發(fā)智能農(nóng)機(jī)裝備，讓真正的“高智商”農(nóng)機(jī)服務(wù)于大田，南京神農(nóng)智慧農(nóng)業(yè)研究院正在積極探索。

“我們把自主研發(fā)的智慧農(nóng)作裝備技術(shù)搭載在農(nóng)機(jī)上，農(nóng)機(jī)裝上‘大腦’后，在工作時(shí)就能隨機(jī)應(yīng)變，比如無(wú)人小麥精確播種施肥機(jī)，可以根據(jù)地塊的肥沃程度，自主調(diào)整播種稀疏度。”湯亮說(shuō)，目前研究院已合作研發(fā)出無(wú)人小麥精確播種施肥機(jī)、稻麥智能無(wú)人收獲機(jī)、機(jī)載式作物變量追肥作業(yè)系統(tǒng)以及多功能農(nóng)田巡檢機(jī)器人等農(nóng)機(jī)產(chǎn)品。

數(shù)字孿生讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“先知先覺(jué)”

“智慧農(nóng)業(yè)是信息農(nóng)業(yè)發(fā)展的新階段，其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的數(shù)字化、裝備化、智能化、無(wú)人化，為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村增綠。”江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所研究員曹宏鑫介紹，智慧農(nóng)業(yè)包括信息感知、信息傳輸、信息處理和控制三大技術(shù)體系，農(nóng)業(yè)模型則是信息處理和控制的定量化核心技術(shù)之一。“目前不少企業(yè)正在進(jìn)行無(wú)人農(nóng)場(chǎng)商業(yè)化落地，他們的導(dǎo)航技術(shù)、感知技術(shù)等做得非常的好，但就缺乏一個(gè)‘智慧大腦’，我們研究的一些關(guān)鍵技術(shù)，特別是農(nóng)業(yè)模型技術(shù)，正是無(wú)人農(nóng)場(chǎng)所需要的核心技術(shù)。”

而隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合發(fā)展，科研人員正在探索通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“先知先覺(jué)”。去年9月，省農(nóng)科院信息所與江蘇原起智慧科技有限公司正式啟動(dòng)共建“農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，打造數(shù)字版的“克隆農(nóng)場(chǎng)”。

未來(lái)的“克隆農(nóng)場(chǎng)”長(zhǎng)什么樣？除了利用仿真技術(shù)，搭建虛擬三維立體空間，還原真實(shí)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景外，它還要實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)里面所有現(xiàn)實(shí)要素與虛擬世界元素的相互映射，形成數(shù)字孿生體。“比如數(shù)字孿生概念下的虛擬植物，我們正在進(jìn)行實(shí)踐，在功能-結(jié)構(gòu)植物模型基礎(chǔ)上，融合更多的環(huán)境和基因要素，構(gòu)建生長(zhǎng)環(huán)境、外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)在機(jī)理都能真實(shí)還原物理實(shí)體的數(shù)字虛體。”農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任張文宇展望道，“隨著虛擬植物研究的不斷深入，我們還可以模擬基因和環(huán)境間的交互，比如植物和土壤的交互，比如空間競(jìng)爭(zhēng)等等，甚至可以拓展到生態(tài)系統(tǒng)。”

農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生實(shí)驗(yàn)室正在研究虛擬水稻

在張文宇看來(lái)，和工業(yè)數(shù)字孿生一樣，農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生也包含了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從“數(shù)化”到“共智”的幾個(gè)方面。“我們以往研究的農(nóng)業(yè)模型是‘?dāng)?shù)化’、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是‘互動(dòng)’、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)模擬是‘先知’、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能是‘先覺(jué)’，而今后元宇宙也許能實(shí)現(xiàn)‘共智’。”未來(lái)，農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生可對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)和要素進(jìn)行感知、分析、預(yù)測(cè)和決策，重要的是，它不局限于對(duì)局部現(xiàn)狀的監(jiān)控，更著力在系統(tǒng)性的對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘以及對(duì)未來(lái)趨勢(shì)的模擬預(yù)測(cè)，從而把智慧農(nóng)業(yè)帶入高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的新階段。

放眼未來(lái)，農(nóng)業(yè)科研人員的愿景是，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，讓“風(fēng)里來(lái)，雨里去，一年四季離不開(kāi)莊稼地”的農(nóng)民，搖身變?yōu)閯?dòng)動(dòng)手指就能控制農(nóng)田的“科技達(dá)人”；但同時(shí)他們也是務(wù)實(shí)而審慎的，“目前我們還只是走在智慧農(nóng)業(yè)的初級(jí)階段，無(wú)論是技術(shù)創(chuàng)新還是低成本應(yīng)用，智慧農(nóng)業(yè)都還有很長(zhǎng)的路要走。”曹宏鑫表示，技術(shù)總是走在產(chǎn)業(yè)前端，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展要進(jìn)行超前的技術(shù)儲(chǔ)備，我們還需要攻克多方面的關(guān)鍵核心技術(shù)，相信終有一天，我們的創(chuàng)新技術(shù)會(huì)落地生根、開(kāi)花結(jié)果。

來(lái)源：新華日?qǐng)?bào)