“過去2個人1天就澆5畝地，園區(qū)的1300多畝地灌溉一遍得1個多月，現(xiàn)在我1個人，開著灌溉，還能做別的事。”在不久前水利部開展的“節(jié)水中國行·落實國家節(jié)水行動”主題采訪活動中，山東淄博泓基農業(yè)專業(yè)合作社經理于昌江說，智慧農業(yè)是個好東西，果蔬生產管理過程采用智能化控制系統(tǒng)，有了機器人助手，平均省水50%、省電30%、省工90%，更讓人省心。
在農村的廣袤大地上，有的機器人助手并不像工業(yè)機器人那樣有形，但卻像神經網絡一樣讓智能無處不在，上觀“天象”、下管病蟲，土壤肥力、幼苗長勢更是通曉于心，甚至果品分級也能帶著“光譜分析儀”這種利器，做到專業(yè)級。近些年，人工智能在農業(yè)領域的應用不斷深入?？梢哉f，從選種、土壤管理、管理灌溉和用水到預測天氣、識別作物問題等各個環(huán)節(jié)，都有人工智能的身影。
“全息”問地，肥力長勢盡在掌控
農作物的動態(tài)生長，與周圍的環(huán)境密不可分，在現(xiàn)代農業(yè)管理中，更多地細化到農作物生長的小環(huán)境中，除了土壤中的水分和肥力，還包括農場環(huán)境中諸多方面的信息。
“溫度、濕度、土壤是否缺水、缺肥等信息由園區(qū)的傳感器采集，匯總到系統(tǒng)上。”在泓基農場里，葡萄根部以上約1米的高度，沿著壟順延著一根黑色的細管，于昌江說，管子上的小孔會有不同的滴速，滴下不同的液體，變化所根據的信息來自一臺“大腦”。
“操作會根據系統(tǒng)對地塊的分析給出建議和指令進行。有些信號的處理需要傳到以色列完成。”于昌江介紹，園區(qū)的灌溉系統(tǒng)，使用的是以色列專利技術對園區(qū)果蔬區(qū)域進行滴灌，信息化工程可針對每個果蔬地塊的實際情況，實現(xiàn)精準灌溉施肥，減少了化肥、農藥對環(huán)境的污染。
但有時越洋網絡的不通暢也會使得系統(tǒng)難以訪問，造成與大腦“失聯(lián)”。“我們也正在尋求與國內公司的合作，希望實現(xiàn)在本地就能夠分析處理。”于昌江說。
在我國，大數據在農業(yè)領域中的應用才剛起步，各項研究還未深入。“農業(yè)大數據在國內的文獻檢索數量遠遠低于農業(yè)其他研究領域。”成都大學王雄等通過中國知網中的文獻進行檢索后分析得出農業(yè)大數據文獻占比，數據顯示，農業(yè)信息化、農業(yè)物聯(lián)網、農業(yè)大數據3方面的文獻之和約為一萬篇左右，其中農業(yè)大數據的文獻數量僅為407篇，而農業(yè)機械、農業(yè)經濟、農業(yè)管理的文獻之和是前者數量的7倍。
“大數據是數據科學，包括農業(yè)生產各個環(huán)節(jié)產生的基礎數據、環(huán)境數據、生產數據、市場數據。”王雄認為，但還未得到充分合理的運用。以大數據技術為基礎，結合實際行業(yè)應用、研究最優(yōu)方法解決實際問題，將會充分驅動農業(yè)發(fā)展，避免基層使用者在應用農業(yè)智能化系統(tǒng)上舍近求遠。
“四維”問天，高精度必不可少
除了對農作物成長的滴灌控制、營養(yǎng)科學配比等依靠“腦力”的農業(yè)AI，自動駕駛的農機農具與工業(yè)機器人更有幾分形似。
“它們工作在更廣闊的土地上，因此比工業(yè)機器人多了對于時間、空間的數據處理要求。”曾從事過衛(wèi)星裝調研發(fā)工作的北京榮航集星科技公司總經理何徐華說，利用GPS等導航系統(tǒng)提供的定位信息精度要求高，尤其在野外，環(huán)境對設備不太友好，對硬件的要求很高。
地上一毫分，信息差公里。與城市GPS可以依據建筑物不斷糾錯不同，在動輒上百畝的農場上，定位系統(tǒng)很難不斷糾錯，提供正確的位置信息。何徐華舉例道，在實際應用中，GPS觀測墩應該是垂直地面，但如果天氣太熱，朝陽面和背陰面就會有溫度差，從而造成設備微小的彎度，這樣的彎度也會給接收信號的設備造成無法計算的傾角，進而影響導航的準確性。
“如果這樣導航，拖拉機從地頭開到地尾，可能會偏差半里地。”何徐華介紹，2010年開始，榮航集星參與北京農業(yè)智能裝備技術研究中心主導的農機北斗自動導航技術產品及應用項目，也將把均溫型不銹鋼觀測墩等自主技術應用進去。
“很多現(xiàn)有的技術還不夠完善，比如自動施肥，現(xiàn)在的機器走到作物附近挖個坑，化肥放進去，但很難做到精準。”何徐華介紹，逐漸地，人們希望機器能在地上挨著作物的根系打個更深的洞，直接把化肥“喂到嘴里”。
從粗糙到精準，定位上需要更加精準的服務。遼寧省農業(yè)機械化技術推廣總站楊方等在相關論文中表示：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)結束了我國農機自動導航單一依賴國外GPS系統(tǒng)的局面，為精準農業(yè)技術產品國產化發(fā)揮了先導作用。目前北斗農機自動導航駕駛系統(tǒng)已經在新疆、黑龍江、河南、甘肅、江蘇為代表的兵團和農場都大面積應用于精量耕種。
通過信息匯集、算法分析之后的決策，如何才能得到準確的執(zhí)行?何徐華認為，低成本、高水平的傳感器是關鍵，它會讓農業(yè)機器人懂得使“巧勁”，達到會“侍弄”莊稼的水平。“機器的具體耕作實際上是電信號驅動，而電信號與機械力的轉換工作是由自動化農機設備的結構設計以及設備傳感器的合理設計決定的。”
5G賦能，或帶來全新農耕模式
“利用導航系統(tǒng)定時、定位的技術路線，可能會隨著5G的到來而發(fā)生變化。”何徐華說，現(xiàn)在的農機車輛要時刻與衛(wèi)星對話，向“總部”匯報位置，如果在5G網絡下，時延超短，農機車輛之間，車輛與環(huán)境之間的信息交換，可以直接通過5G蜂窩點到點通信。實際使用效果是，將程序編入，農機將按照既定路線完成耕作計劃，幾乎不需要人的參與。
圖像導航也將成為可能，中國農業(yè)大學正在研制為玉米施肥的智能化機器，不僅可以根據圖像自動導航，還能在玉米出苗后，根據玉米的長勢，施肥耕作。
未來，“光桿司令”式的農場管理者很可能成為常態(tài)。“澆灌、土地分析都可以實現(xiàn)智能化，幾個人經營1個大農場，而智能設備的維修者也將成立專門的企業(yè)，進行維護。”何徐華展望，農業(yè)耕作將更像工廠，實現(xiàn)集約化、精細化、高效化、綠色化甚至可追溯。
傳統(tǒng)農業(yè)生產依靠人的經驗，智慧農業(yè)可隨時根據當時的環(huán)境因素、溫度因素等分析出最佳方案，將需要的數據輸入相應的分析模塊進行處理，這是對數據的應用。而事實上，智慧農業(yè)本身也會產生數據。
對于農業(yè)產業(yè)來說，農業(yè)大數據將多個渠道和來源的信息以及多種屬性的數據進行統(tǒng)一分析、管理，建立數據庫和各類功能模塊，便于了解農產品網絡經營狀況，實現(xiàn)農業(yè)信息的交互。對各區(qū)域農業(yè)產業(yè)信息、產品目錄、服務體系等進行綜合分析，構建農業(yè)產業(yè)信息地圖，有規(guī)律地建設農產品生產、銷售、經營網絡，實現(xiàn)農業(yè)資源體系化管理。
“如果把所有的莊稼都建立檔案，收集后建立更大的數據庫，也將開啟很多新的、切合實際的研究方向。”何徐華說，這對于中國農業(yè)科學化地發(fā)展將有更深遠的推動作用。(張佳星)
