原標(biāo)題：引入AI變量，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)正在加速豹變？

不久前，“江蘇省脫貧率達(dá)99.99%，尚未脫貧人數(shù)僅剩6戶(hù)、17人”這樣一則新聞刷屏?！鞍堰@17個(gè)人遷出，江蘇就全省脫貧”、“最后這6戶(hù)人家拖了后腿”，在網(wǎng)民們的調(diào)侃和質(zhì)疑聲背后，其實(shí)是我國(guó)社會(huì)的數(shù)字化治理水平早已超過(guò)普通人的直觀認(rèn)知。數(shù)字精準(zhǔn)正是中國(guó)近幾年大力推進(jìn)精準(zhǔn)扶貧的要義之一。

相較于這個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)在我們視野里的“精準(zhǔn)扶貧”概念，還有另外一個(gè)比較陌生的概念，也正在悄然但深刻地影響著我國(guó)的國(guó)計(jì)民生，這就是“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”。

“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”最早提出是在20世紀(jì)90年代的美國(guó)。伴隨著當(dāng)時(shí)信息技術(shù)的發(fā)展，特別是GPS技術(shù)的民用，美國(guó)農(nóng)業(yè)科研部門(mén)提出了這樣一種基于信息和知識(shí)管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)帶給美國(guó)這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家的直接影響就是從一個(gè)糧食和農(nóng)產(chǎn)品的進(jìn)口國(guó)變成糧食和農(nóng)產(chǎn)品的出口大國(guó)。

中國(guó)對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的引入和研究也早在90年代開(kāi)始，但并未實(shí)現(xiàn)美國(guó)這樣成熟的規(guī)模，一直在探索當(dāng)中。套用一句普遍的話說(shuō)“我們是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，但不是一個(gè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)”。

就以糧食產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，盡管我國(guó)糧食產(chǎn)量每年都在增長(zhǎng)，但是糧食自給率卻在逐年下降。特別像大豆這樣的糧食的結(jié)構(gòu)性短缺仍然是影響我國(guó)糧食安全的突出問(wèn)題。這一問(wèn)題背后的根本性原因仍然是中國(guó)的糧食生產(chǎn)效率低、糧食成本高、價(jià)格高。

當(dāng)然，幾乎所有學(xué)生都能背出，農(nóng)業(yè)是我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的命脈。所有人也都知道，我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀必須改變。但是大多數(shù)人并不清楚或者關(guān)心，我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展的程度如何？當(dāng)下我國(guó)憑借著與世界同步的數(shù)字化、智能化的技術(shù)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可能會(huì)帶來(lái)哪些改變？

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)二十年：農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)速覽

輪子不必發(fā)明兩次。伴隨著我國(guó)土地流轉(zhuǎn)市場(chǎng)推進(jìn)，農(nóng)村土地規(guī)?；⒓s化趨勢(shì)的爆發(fā)，“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”仍然是當(dāng)前中國(guó)最具應(yīng)用價(jià)值和長(zhǎng)期發(fā)展?jié)摿Φ囊环N農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)踐。

我們不妨深入到“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”發(fā)展史，了解這一場(chǎng)改變?nèi)蜣r(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局的技術(shù)價(jià)值和內(nèi)涵。

所謂精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，是指按照田間每一操作單元的環(huán)境條件和作物產(chǎn)量的時(shí)空差異性，精細(xì)準(zhǔn)確地調(diào)整各種農(nóng)藝措施，最大限度地優(yōu)化水、肥、種子、農(nóng)藥等的量、質(zhì)和時(shí)機(jī)，以期獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土地等農(nóng)業(yè)自然資源。

當(dāng)時(shí)精確農(nóng)業(yè)要求做到3個(gè)精確：一是定位的精確，精確確定灌溉、施肥、殺蟲(chóng)等的地點(diǎn)；二是定量的精確，精確地確定水、肥、藥、種子等的使用量；三是定時(shí)的精確，精確確定各種農(nóng)藝措施實(shí)施的時(shí)間，從而精確地進(jìn)行施肥、播種、灌溉、殺蟲(chóng)、除草、收獲等。

因此，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)就需要利用傳感器及各類(lèi)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以方便及時(shí)、準(zhǔn)確完整地獲得當(dāng)時(shí)土地的必要數(shù)據(jù)、再根據(jù)各因素在控制作物生長(zhǎng)中的作用及其相互關(guān)系、迅速做出恰當(dāng)?shù)墓芾頉Q策，進(jìn)而控制對(duì)作物的投入和作業(yè)。

作為最早應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的美國(guó)，早已建成完善的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理體系。其技術(shù)層面，核心包括全球定位系統(tǒng)、農(nóng)田遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、農(nóng)田地理信息系統(tǒng)這樣的信息監(jiān)測(cè)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)“3S”即GPS，GIS，RS技術(shù)）以及農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)、農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、智能化農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

基于3S系統(tǒng)的配合，人們就可以掌握該地區(qū)不同區(qū)域內(nèi)農(nóng)田的精準(zhǔn)大數(shù)據(jù)。隨后通過(guò)將這些準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析處理后導(dǎo)入到農(nóng)田信息系統(tǒng)中，從而指揮智能機(jī)械播種、施肥、灌溉等一系列環(huán)節(jié)精準(zhǔn)、變量的實(shí)施。

早在1993年，就有農(nóng)場(chǎng)主通過(guò)GPS指導(dǎo)精準(zhǔn)施肥，其產(chǎn)量比傳統(tǒng)施肥提高了15％，同時(shí)還能減少化肥使用總量，可以說(shuō)是減少投入的同時(shí)增加了產(chǎn)出。到2000年，在美國(guó)玉米及大豆種植農(nóng)場(chǎng)中，使用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的達(dá)到了三分之一。而從2002年開(kāi)始，遙感技術(shù)、智能機(jī)械系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在美國(guó)農(nóng)業(yè)耕作中更是得到了廣泛的運(yùn)用。2010年之后，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，開(kāi)啟了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的新階段。

其中，以約翰迪爾公司2012年推出的“綠色之星”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和凱斯公司2013年推出的新一代“先進(jìn)農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)為代表?！熬G色之星”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是基于全球定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而成的新型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，適合大中規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)的農(nóng)場(chǎng)使用，其在大農(nóng)場(chǎng)中的市場(chǎng)占有率達(dá)到了65％以上。凱斯“先進(jìn)農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是凱斯公司在1996年第一代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上推出的新產(chǎn)品，其在北美洲及澳大利亞得到了廣泛的運(yùn)用，比較適合種植水稻、玉米、大豆和小麥等作物。

除美國(guó)外，另一個(gè)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的國(guó)家是以色列。以色列沙漠面積占到國(guó)土面積的60%，人均淡水資源只有世界平均水平的1／33。即使這樣嚴(yán)酷的自然環(huán)境下，以色列農(nóng)業(yè)創(chuàng)造的“沙漠奇跡”卻令人矚目。從1996年起，其農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值年增長(zhǎng)率連續(xù)保持在17％左右。全國(guó)3%的農(nóng)業(yè)人口保證了以色列的糧食自給自足，2000年后，還實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品的大量出口。

取得這樣的成就，離不開(kāi)以色列獨(dú)具特色的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。與美國(guó)更多是大農(nóng)場(chǎng)模式不同，以色列精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)更注重單位土地面積的高價(jià)值產(chǎn)出，結(jié)合本國(guó)自然條件，減少對(duì)土地資源要求高的農(nóng)作物種植，積極發(fā)展溫室技術(shù)，改種高產(chǎn)值的花卉、蔬菜和水果。

其中溫室技術(shù)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始起步，逐步實(shí)現(xiàn)了智能化和自動(dòng)化控制。先進(jìn)的滴灌、噴灌技術(shù)在溫室的引進(jìn)，一方面充分提高了水資源的利用效率，一方面更是大幅提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量。在發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)的同時(shí)，還開(kāi)發(fā)出水肥一體化技術(shù)，灌溉與施肥同時(shí)進(jìn)行，這種精準(zhǔn)技術(shù)是建立在對(duì)土壤品質(zhì)及作物生長(zhǎng)過(guò)程的監(jiān)測(cè)之上，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、灌溉與平衡施肥的統(tǒng)一化。

還有一種以越南、中東、毛里求斯等國(guó)家為代表的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)則是基于人力資源的豐富而發(fā)展起來(lái)的手工勞作式初級(jí)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。這一模式更多發(fā)揮勞動(dòng)密集型的優(yōu)勢(shì)，以人力代替機(jī)械作業(yè)，通過(guò)勞動(dòng)者豐富的種植經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成從育種到收獲的全過(guò)程。這種模式更像我們印象中的“有機(jī)農(nóng)場(chǎng)”，用經(jīng)驗(yàn)豐富農(nóng)民的精耕細(xì)作來(lái)替代粗糙的機(jī)械種植。

這種精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為人力資源型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，也為發(fā)展中國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一種可借鑒的模式。

在我們速覽精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的近三十年的進(jìn)程里，我們不難看出，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念和內(nèi)涵是在不斷豐富變化的。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的核心概念是精確的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、處理與精準(zhǔn)種養(yǎng)殖模型的應(yīng)用。伴隨著GPS、計(jì)算機(jī)、IOT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，越來(lái)越先進(jìn)的技術(shù)手段運(yùn)用在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)鏈條中。

加速豹變，人工智能加持下的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

伴隨著近幾年，人工智能技術(shù)從高校、企業(yè)的研究所實(shí)驗(yàn)室走向田間地頭，人工智能技術(shù)正在和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)的融合正在產(chǎn)生出越來(lái)越多的碩果。如果用一句話總結(jié)就是：AI的融入，正在讓精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)更加精準(zhǔn)。

例如識(shí)別能力的提升。

此前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念中，對(duì)于精準(zhǔn)的一個(gè)重要定義更多是通過(guò)廣泛收集農(nóng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)品種、種植方式上的因地制宜。但隨著深度學(xué)習(xí)下的圖像識(shí)別技術(shù)發(fā)展，精準(zhǔn)的對(duì)象也可以更一步細(xì)化。在植物病蟲(chóng)害識(shí)別，農(nóng)產(chǎn)品成熟度判斷及分類(lèi)分揀、動(dòng)物身體狀況（發(fā)情期、健康程度判斷）識(shí)別等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供幫助。

例如加拿大一家名為Cainthus的企業(yè)就應(yīng)用“牛臉識(shí)別”結(jié)合算法，幫助農(nóng)場(chǎng)主更好的發(fā)現(xiàn)奶牛的健康狀況、發(fā)情狀況等。在類(lèi)似解決方案中，還可以通過(guò)傳感器識(shí)別奶牛步態(tài)，幫助農(nóng)場(chǎng)主識(shí)別出跛腳奶牛。

更典型的案例，還有通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取農(nóng)作物的各類(lèi)圖像，再通過(guò)智能分析發(fā)現(xiàn)影響農(nóng)作物產(chǎn)量的異?，F(xiàn)象，比如：雜草的入侵、農(nóng)作物養(yǎng)分不足、天氣災(zāi)害以及病蟲(chóng)害等。讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者更及時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)方案。

對(duì)于大規(guī)模養(yǎng)殖、種植來(lái)說(shuō)，這種細(xì)致到“只”的模式，顯然可以極大的提升精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的效率。

還有機(jī)械智能化程度提高。

此前在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)概念中，自動(dòng)化機(jī)械的應(yīng)用就是重點(diǎn)。只是單純的自動(dòng)化往往只適用于廣袤土地，能應(yīng)對(duì)的工作也相對(duì)單一而簡(jiǎn)單。

但如今隨著機(jī)械智能能力的提高以及與傳感器的協(xié)作，很多以往只能由人類(lèi)進(jìn)行的采摘、分揀等等也能由機(jī)械代勞。像是農(nóng)業(yè)機(jī)器人公司Abundant Robotics推出的蘋(píng)果采摘機(jī)器人，可以在不破壞蘋(píng)果樹(shù)和蘋(píng)果的前提下可以達(dá)到一秒一個(gè)的采摘速度。這種機(jī)器人可以通過(guò)攝像裝置獲取果樹(shù)的照片，用圖片識(shí)別技術(shù)去定位那些適合采摘的蘋(píng)果。

尤其這類(lèi)機(jī)械正在變得越來(lái)越小型化，對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)地的要求也隨之降低，或許很快精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)就將不再是廣袤土地的專(zhuān)屬。

又比如預(yù)測(cè)能力的提升。

在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的3S中，對(duì)于遙感圖像的應(yīng)用一直是重點(diǎn)。但實(shí)際上遙感圖像由于體量龐大，一直很難被處理利用，更多時(shí)候遙感圖像僅僅能起到觀測(cè)+決策協(xié)助的作用。

但人工智能這幾年的發(fā)展，首先解決的就是算力問(wèn)題。當(dāng)AI+遙感越來(lái)越普及，遙感在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的發(fā)揮空間也越來(lái)越大了。美國(guó)Descartes Labs公司通過(guò)人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，利用大量與農(nóng)業(yè)相關(guān)的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，分析其與農(nóng)作物生長(zhǎng)之間的關(guān)系，從而對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量做出精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。據(jù)測(cè)算，這家公司預(yù)測(cè)的玉米產(chǎn)量比傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法準(zhǔn)確率高出99%。

可以說(shuō)隨著預(yù)測(cè)能力的提升，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)正在逐漸從人類(lèi)決策發(fā)展到AI與人類(lèi)共同決策。

蔓延聯(lián)結(jié)：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與AI的未來(lái)

從以上人工智能所參與的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)里，可以看出，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)正在從之前追求完整的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集、自動(dòng)模型處理升級(jí)為人工智能參與生產(chǎn)管理、決策判斷以及完全自動(dòng)化協(xié)作生產(chǎn)，極大地解放農(nóng)業(yè)勞動(dòng)從業(yè)者的勞動(dòng)量和生產(chǎn)成本。

未來(lái)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的AI化趨勢(shì)將更加顯著。同時(shí)我們也能看到，除了種植、養(yǎng)殖這一個(gè)端口，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的其他端口也在不斷與物聯(lián)網(wǎng)、海量大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)結(jié)合，和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)一起聯(lián)結(jié)起來(lái)構(gòu)成一組新技術(shù)鏈條。

比如我們可以看到，銷(xiāo)售大數(shù)據(jù)的反饋下，種植者可以提前預(yù)知市場(chǎng)上哪些農(nóng)作物更受歡迎，提前做出準(zhǔn)備。又比如有了智能供應(yīng)鏈，農(nóng)作物生產(chǎn)、物流、銷(xiāo)售的環(huán)節(jié)可以被更好地打通，減少中間流程消耗的成本。

不論對(duì)于消費(fèi)者還是農(nóng)業(yè)從業(yè)者，AI與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)帶來(lái)的改變都剛剛開(kāi)始。

站在2020 新十年的起點(diǎn)，我們對(duì)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以及當(dāng)下農(nóng)業(yè)+AI的全景式盤(pán)點(diǎn)，至少可以得到兩件有意義的結(jié)論：

一、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作為一種已經(jīng)被證明成功的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，尤其隨著AI的加入，其精準(zhǔn)度的逐步提高，將更加適用于我國(guó)這樣地貌、氣候都更加豐富的農(nóng)業(yè)情況。

二、人工智能技術(shù)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展提供了更加豐富的應(yīng)用場(chǎng)景和更加高效的解決方案。育種+AI、種植機(jī)械+AI、遙感預(yù)測(cè)+AI、植保無(wú)人機(jī)+AI、采摘+AI、農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸、銷(xiāo)售+AI，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流通及消費(fèi)的一切環(huán)節(jié)，都正在被AI的能力改變。尤其中國(guó)憑借豐富的電商、物流大數(shù)據(jù)累積，可以在多個(gè)環(huán)節(jié)提升農(nóng)業(yè)的效率。

對(duì)于我們廣大吃瓜群眾來(lái)說(shuō)，AI改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的各種場(chǎng)景也許看起來(lái)仍然有些魔幻，農(nóng)業(yè)AI應(yīng)用場(chǎng)景的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化仍在艱難摸索。但跑步雞、精選桃、標(biāo)注豬，正在逐步出現(xiàn)在我們身邊的超市貨架上。也許預(yù)期的未來(lái)總是來(lái)得很慢，但它總會(huì)悄無(wú)聲息地出現(xiàn)在你面前。

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