AI+農業，人工智能如何抓住全面鄉村振興的機遇

党的二十大報告提出了“農業強國”，農業要強，不僅體現在生產力的提高，更體現在人工替代的能級和能力上。傳統農業靠天吃飯，現代農業以溫室為載體逐步提升農業生產效率，但我國是人口大國，現代農業仍然滿足不了我國的農村現狀。我國的城鎮化率雖然已達到65.22%，城鎮化人口規模已經是世界第一，但即便達到80%城鎮化率，我國依然還有2-3億人口還是要生活在農村，農業的發展脫離不了“生產關系”，利用人工智能發展精准農業是我國農業發展的重要途徑

人工智能在農業領域的研發及應用早已普及，這其中包括在生產環節的耕作、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，更有利用導航系統全自動耕種等機械化作業等。

人工智能面臨“農業強國”的機遇

鄉村振興更需要人工智能，城市人口相對集中，農村人口相對分散，人工智能替代人工的應用場景和機會也更多更廣。

人工智能在鄉村振興領域中的應用不僅僅是在農業生產環節的方方面面，還可以是在鄉村的文化創新、鄉村休閑旅遊、鄉村生態保護及利用以及都市農業等各個方面。

“農業強國”是農業農村現代化的要求，人工智能在我國鄉村振興的應用還較少，較為常見的就是“無人機”噴灑農藥和機器人采摘，我國人工智能技術開發技術已經有一定的發展基礎，創業者更需要關注的是應用場景的開發。

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党的二十大提出的“農業強國”，為人工智能在鄉村振興領域的應用與發展提供了更多更廣的空間。

人工智能相關技術在農業生產中的應用

大田種植作業工況條件複雜，實現無人化作業難度較大。北美、西歐具備基礎但需求不緊迫，日韓處於萌芽階段，我國正逐步興起。近期“無人農場”成為新一代未來農場的代名詞，各類技術圍繞“無人農場”展開，也就是人工智能在農業生產中的應用研發。

人工智能是多種信息技術的集成及其在農業領域的交叉應用，其技術範疇涵蓋了傳感器等智能感知系統、無人智能裝備、仿真專家系統、以及物聯網等。

1、智能感知系統

智能感知系統包括了傳感器、數據分析與建模、圖譜技術和遙感技術等。智能傳感技術在物聯網環境體系中能根據目前農產品種植的特點，對不同作物的環境需求做出相應的感知，通過對其進行智能監測。智能感知系統能夠根據多傳感器所提供的多源同構或異構信息，經過智能信息處理，可以綜合地認知環境和對象的類別與屬性，以達到智能感知的目的，從而可按行為准則實現應有的行為決策。

智能感知技術在農業領域可實現生產數據采集、土壤探測、產量預測、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

我國的衛星系統發達，目前已開發出利用衛星技術實施生產耕作的農業無人機、智能收割機、智能播種機和采摘機器人等智能裝備。

在農業領域，衛星技術主要以作物、土壤為對象，利用地物的光譜特性，進行作物長勢、作物品質、作物病蟲害等方面的監測，其主要應用於農作物產量預估，農業資源調查，農業災害評估等。

（1）無人機融合AI技術

將無人機與人工智能AI識別技術深度融合，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，也可以通過後端智能實現。後端智能是指將無人機采集的圖片及視頻資源，傳輸至視頻結構化智能大平台進行統一分析，並輸出分析結果，進而方便管理者進行判斷與決策。

無人機融合AI技術的結合應用從植保到測繪，農業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、精准作業和自主飛行等能力，真正實現了無人機技術在噴施和播種等環節的有效應用。

無人機融合AI技術的應用場景還可以是①野生動物識別/數量統計。利用無人機巡航能力，可以觀測重點野生動物生態保護區域、濕地公園等區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、視頻數據進行處理分析，實現對野生動物物種的識別以及統計數量等功能；②森林防火監測。基於火焰識別、煙霧識別等AI算法模型，可通過無人機監測森林、山林、自然生態保護區、景區、公園、農田等區域內是否存在消防火災、秸稈焚燒等火患危險等，一旦發現異常情況，可通過系統發出告警提醒。③湖面/河道/水域/景區垃圾識別。可以通過無人機檢測湖面的漂浮物、垃圾等，讓湖泊水域的養護管理、景區的環保工作等變得更加“智能化”。

（2）無人車

無人車利用了包括雷達、激光、超聲波、GPS、裏程計、計算機視覺等多種技術來感知周邊環境，通過先進的計算和控制系統，來識別障礙物和各種標識牌，規劃合適的路徑來控制車輛行駛，在精准植保、農資運輸、自動巡田、防疫消殺等領域有廣闊的發展空間。例如國內較為知識的極飛公司開發的無人車，擁有多種作業模式和擴展功能，已經可以做到智能精准控制與自主行駛，應用在精准植保、農資運輸、自動巡田、高效播撒、防疫消殺等多個領域，能有效提升作業效率，減少人力成本支出。

（3）農業機器人

可應用於果園采摘、植保作業、巡查、信息采集、移栽嫁接等方面，越來越多的公司和機構加入到采摘機器人的研發中，但離采摘機器人大規模地投入使用尚存在一定距離。

農產品品類豐富，不同的品類的農產品需要不同作業能力的機器人替代人工，很多農業公司不懂AI技術，人工智能又不懂農業，由此，農業機器人的研發還是需要創界創新。

3、專家系統

專家系統(ES)是人工智能最活躍和最廣泛的領域之一,專家系統是在某一特定領域中，能夠像人類專家一樣解決複雜問題的計算機軟件系統。它能夠有效地運用專家多年積累的經驗和專業知識，通過模擬專家的思維過程，解決需要專家才能解決的問題。農業專家系統主要幫助農民提供四方面的功能：

（1）實時遠程技術咨詢：通過APP為農民提供實時的技術答疑、技術咨詢，專家和農民可以通過網絡面對面交流。

（2）病蟲害遠程診斷：提供圖片共享、文件共享等功能，農民可以把田間病蟲害樣本實物圖樣通過系統傳給專家，專家根據實際病症予以診斷並提出解決方案。

（3）疫病遠程監控：可以將遠程攝像頭安裝在農作物種植基地、溫室大棚等生產第一線，專家通過遠程訪問可隨時查看情況，及時方便的給予技術指導。

（4）遠程工作會議：通過各遠程站點提供高質量的音視頻效果，可用於大面積的遠程診斷工作會議和信息發布。

專家系統也是數字經濟中的重要商機，不同農產品的種養殖過程通過專家系統形成數據要素，通過不斷積累，利用機器學習的方法建立數學模型，為解決農戶問題提供精准的指導。

專家系統也可以用於高標准農田中的農田水利設施無人化控制，例如，將農業專家系統與雲端數據庫結合，通過算法形成低風險決策信息及農業生產中的各類指標及農田水利設施閾值，借助無線通信模塊廣播到電氣設備控制中心，實現對電磁閥、水泵、補光燈及風機的閉環自動控制。

４、農業物聯網技術

AIoT融合AI技術和IoT技術，可以通過物聯網產生、收集來自不同維度的、海量的數據存儲於雲端、邊緣端，再通過大數據分析，以及更高形式的人工智能，實現萬物數據化、萬物智聯化。

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（1）采摘控制系統

傳統的農業生產主要是根據人工觀察與經驗來決定農作物采收時間，這種方式往往錯過最佳采收時間，降低農產品商品價值，影響企業經濟效益，在大型農場或農業園區內設置物聯網采收控制系統，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，提高企業規模化生產管理能力。

（2）加工控制系統

國內農產品加工企業大多采用半人工半機器進行農作物和養殖產品加工，加工作業主要靠人工。由於工人加水平良莠不齊，加之加工環境無保障，使得產品品質無保障，且很可能出現微生物汙染。設立加工控制系充，可通過對清洗、保鮮、乾燥等自動化生產技術的控制，減少人工直接加工，避免人為汙染，統一生產加工技術，有效提高生產效率，降低勞動消耗。

（3）收購、流通控制及銷售控制系統:

針對農產品產後商品化過程中所涉及的收購、流通、銷售等環節的需求以及市場信息獲取，構建出收購控到系統、流通控制系統以及銷售系統，以獲取各環節農產品價格變動以及市場供求等信息。同時實現對農產品各環節的跟蹤，確保農產品流通過程中的安全。

區塊鏈溯源系統

可以采用區塊鏈技術加上物聯網技術實現農產品的溯源信息服務平台，信息采集覆蓋動植物種子采購、播種(養殖)、施肥用藥、收獲、加工、運輸、進入超市等各個環節，形成農產品質量可追溯。

無人化設施栽培

主要應用於果菜、花卉育苗管理、水肥一體化、病蟲害防治、采收運輸、加工包裝等環節。歐美日處於世界領先水平，我國整體水平不高。

歐美日等一些發達國家自動化、智能化生產技術研究與應用方面一直處於世界領先水平，已經實現了環境調控自動化、生產過程無人化、分級包裝智能化。在設施栽培中農業生產機器人也應用廣泛。日本在設施種植的育苗、嫁接、移栽、采摘、植保、施肥等環節有多種農業生產機器人。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業生產的機器人研發，采摘機器人均有小規模使用。近年來美國、歐盟、日本、韓國等制定國家戰略將工業機器人加快應用於農業領域，農業機器人研發速度明顯加快。

我國設施農業機械化率較低，與發達國家相比，除環境調控系統外，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權的農業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，國內研發的產品還需要人機協同作業。

無人化設施養殖

主要應用於環境控制、飼喂、擠奶、防疫、廢棄物處理等作業環節。發達國家生豬、奶牛、蛋雞養殖已有規模化應用，我國技術裝備研發能力嚴重滯後。

歐美等發達國家設施養殖機械自動化程度不斷提高，信息化、智能化技術應用於畜牧養殖各個環節，已建成多種養殖環境自動監控系統平台，形成了適合不同飼養規模和區域特點的生產模式，特別是生豬、奶牛、蛋雞養殖的少人化生產已有規模化應用。

人工智能在鄉村振興中的應用不僅是在農業生產領域，還包括人工智能在鄉村休閑旅遊中的應用，例如，景區智能導航、自駕遊智能講解系統等。

不僅在農村，我國城市生活中，都市農業對人工智能也有廣泛的需求，例如，年輕人喜歡養花，但疏於管理，就可以利用人工智能實現自動澆灌等功能。