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“數(shù)字農(nóng)業(yè)”到底是什么?
來源:高新院 achie.org 日期:2022-04-14 點擊:次
數(shù)字農(nóng)業(yè)——1997年由美國科學院、工程院兩院士正式提出。
數(shù)字農(nóng)業(yè)是將信息作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素,用現(xiàn)代信息技術(shù)對農(nóng)業(yè)對象、環(huán)境和全過程進行可視化表達、數(shù)字化設(shè)計、信息化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。數(shù)字農(nóng)業(yè)使信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)有效融合,對改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式具有重要意義。
數(shù)字農(nóng)業(yè)將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計算機技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)等高新技術(shù)與地理學、農(nóng)學、生態(tài)學、植物生理學、土壤學等基礎(chǔ)學科有機地結(jié)合起來,實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對農(nóng)作物、土壤從宏觀到微觀的實時監(jiān)測,以實現(xiàn)對農(nóng)作物生長、發(fā)育狀況、病蟲害、水肥狀況以及相應(yīng)的環(huán)境進行定期信息獲取,生成動態(tài)空間信息系統(tǒng),對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象、過程進行模擬,以達到合理利用農(nóng)業(yè)資源,降低生產(chǎn)成本,改善生態(tài)環(huán)境,提高農(nóng)作物產(chǎn)品和質(zhì)量的目的。
數(shù)字農(nóng)業(yè)的組成
數(shù)字農(nóng)業(yè)是一個集合概念,它主要包含以下4個主要部分:
1.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)從本質(zhì)上講,是一套數(shù)控系統(tǒng)。在一個特定的封閉系統(tǒng)內(nèi),以探頭、傳感器、攝像頭等設(shè)備為基礎(chǔ)的物物相聯(lián)。它根據(jù)已經(jīng)確定的參數(shù)和模型,進行自動化調(diào)控和操作。由于需要以硬件設(shè)備的投資和聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),因此投資額較大,主要用于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的管理和操作,也用于農(nóng)產(chǎn)品的加工、倉儲和物流管理。
2.農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)(BigData)
農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相對應(yīng)的概念,它是一個數(shù)據(jù)系統(tǒng),在開放系統(tǒng)中收集、鑒別、標識數(shù)據(jù),并建立數(shù)據(jù)庫,通過參數(shù)、模型和算法來組合和優(yōu)化多維和海量數(shù)據(jù),為生產(chǎn)操作和經(jīng)營決策提供依據(jù),并實現(xiàn)部分自動化控制和操作。因為它是在完全開放的系統(tǒng)中運作,因此主要用于大田農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的操作和經(jīng)營。
3.精準農(nóng)業(yè)(PrecisionFarming)
精準農(nóng)業(yè)是建立在農(nóng)機硬件基礎(chǔ)上的執(zhí)行和操作系統(tǒng)。它主要是以農(nóng)機的單機硬件為基礎(chǔ),配以探測設(shè)備和智能化的控制軟件,以實現(xiàn)精準操作,變量控制(包括變量播種、變量施肥、變量噴藥等),無人駕駛,以及最佳的工作環(huán)境和場景適配。精準農(nóng)業(yè)強調(diào)的是(單體)設(shè)備和設(shè)施操作的精準和智能化控制,是硬件+軟件。
4.智慧農(nóng)業(yè)(SmartAgriculture)
智慧農(nóng)業(yè)是建立在經(jīng)驗?zāi)P突A(chǔ)之上的專家決策系統(tǒng),其核心是軟件系統(tǒng)。智慧農(nóng)業(yè)強調(diào)的是智能化的決策系統(tǒng),配之以多種多樣的硬件設(shè)施和設(shè)備,是系統(tǒng)+硬件。智慧農(nóng)業(yè)的決策模型和系統(tǒng)可以在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
2016年,谷歌旗下DeepMind的AlphaGo橫空出世,把人工智能為(AI)的決策水平提高到一個前所未有的高度,讓人們認識到人空智能發(fā)展的提速和廣闊的前景,也為數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展注入了強心針。
由于數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展還處于早期階段,對于其核心的組成部分以及各個部分的理解還有不少歧義,因此,概念被用錯和被混為一談的事情經(jīng)常發(fā)生。
數(shù)字農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展前景雖然非常富有吸引力,但是由于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)涉及的品類和品種繁多,生產(chǎn)過程漫長和復雜,不可控因素多,變量多,因此數(shù)字農(nóng)業(yè)從單點突破到全面進步和應(yīng)用還需要假以時日。
數(shù)字農(nóng)業(yè)的特點
1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度專業(yè)化、規(guī)模化、企業(yè)化
美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)化是多層次的,這主要表現(xiàn)在地區(qū)專業(yè)化、農(nóng)場專業(yè)化和生產(chǎn)工藝專業(yè)化。美國大陸劃分為幾個主要的作物帶,每個作物帶中最適合一種作物的生長,如著名的“玉米帶”、“奶牛帶”等;絕大多數(shù)的農(nóng)場只生產(chǎn)一種作物,進行大規(guī)模種植;而有的農(nóng)場只生產(chǎn)一種作物的一個品種,或只做一種作物的育種。這樣因地制宜、各有所專,達到了專業(yè)化與規(guī)模化的很好結(jié)合,形成了專業(yè)化生產(chǎn)、集約化經(jīng)營、企業(yè)化管理現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)模式。
2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系完善
美國已形成發(fā)達的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后緊密銜接的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系,包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的生產(chǎn)和供應(yīng),以及農(nóng)產(chǎn)品的收獲后的儲藏、運輸、加工和銷售等部門。他們分工明確,高效協(xié)作,在相關(guān)農(nóng)業(yè)法律體系的維護下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有序而高效。
3.農(nóng)業(yè)教育、科研和推廣“三位一體”
美國的農(nóng)業(yè)是由私人經(jīng)營的,但各級政府積極支持農(nóng)業(yè)科學技術(shù)的發(fā)展,建立了富有特色的“三位一體”的農(nóng)業(yè)教育科研和推廣體系,農(nóng)學院同時承擔農(nóng)業(yè)教育、科研和推廣三項職能,使教學科研和推廣緊密地結(jié)合起來,為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強大的技術(shù)推動力。
國內(nèi)數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
近年來,我國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)得到快速發(fā)展,突破了一批數(shù)字農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)一批實用的數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)品,建立了網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺。
例如農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在陜西省試點的“國家級蘋果產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)中心”,托普云農(nóng)為浙江省政府搭建的智慧農(nóng)業(yè)云平臺都是優(yōu)秀的數(shù)字農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例。
目前,在農(nóng)業(yè)數(shù)字信息標準體系、農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)、大比例尺的農(nóng)業(yè)空間信息資源數(shù)據(jù)庫、農(nóng)作物生長模型、動植物數(shù)字化虛擬設(shè)計技術(shù)、農(nóng)業(yè)問題遠程診斷、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)遠程教育多媒體信息系統(tǒng)、嵌入式手持農(nóng)業(yè)信息技術(shù)產(chǎn)品、溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)、數(shù)字化農(nóng)業(yè)宏觀監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生物信息學方面的研究應(yīng)用上,中國企業(yè)都取得了重要的階段性成果,通過不同類型地區(qū)應(yīng)用示范,初步形成了我國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)框架和數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系、應(yīng)用體系和運行管理體系,促進了我國農(nóng)業(yè)信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。