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


       相較于這個經(jīng)常出現(xiàn)在我們視野里的“精準(zhǔn)扶貧”概念，還有另外一個比較陌生的概念，也正在悄然但深刻地影響著我國的國計民生，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。伴隨著當(dāng)時信息技術(shù)的發(fā)展，特別是GPS技術(shù)的民用，美國農(nóng)業(yè)科研部門提出了這樣一種基于信息和知識管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)帶給美國這樣的發(fā)達國家的直接影響就是從一個糧食和農(nóng)產(chǎn)品的進口國變成糧食和農(nóng)產(chǎn)品的出口大國。

       中國對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的引入和研究也早在90年代開始，但并未實現(xiàn)美國這樣成熟的規(guī)模，一直在探索當(dāng)中。套用一句普遍的話說“我們是一個農(nóng)業(yè)大國，但不是一個農(nóng)業(yè)強國”。

       就以糧食產(chǎn)量來說，盡管我國糧食產(chǎn)量每年都在增長，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糧食安全的突出問題。這一問題背后的根本性原因仍然是中國的糧食生產(chǎn)效率低、糧食成本高、價格高。

       當(dāng)然，幾乎所有學(xué)生都能背出，農(nóng)業(yè)是我們國家經(jīng)濟基礎(chǔ)的命脈。所有人也都知道，我國的農(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，我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展的程度如何？當(dāng)下我國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)可能會帶來哪些改變？

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

       輪子不必發(fā)明兩次。伴隨著我國土地流轉(zhuǎn)市場推進，農(nóng)村土地規(guī)模化、集約化趨勢的爆發(fā)，“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”仍然是當(dāng)前中國最具應(yīng)用價值和長期發(fā)展?jié)摿Φ囊环N農(nóng)業(yè)發(fā)展實踐。

       我們不妨深入到“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”發(fā)展史，了解這一場改變?nèi)蜣r(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局的技術(shù)價值和內(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)和時機，以期獲得最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益，同時保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護土地等農(nóng)業(yè)自然資源。

       當(dāng)時精確農(nóng)業(yè)要求做到3個精確：一是定位的精確，精確確定灌溉、施肥、殺蟲等的地點；二是定量的精確，精確地確定水、肥、藥、種子等的使用量；三是定時的精確，精確確定各種農(nóng)藝措施實施的時間，從而精確地進行施肥、播種、灌溉、殺蟲、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監(jiān)測技術(shù)可以方便及時、準(zhǔn)確完整地獲得當(dāng)時土地的必要數(shù)據(jù)、再根據(jù)各因素在控制作物生長中的作用及其相互關(guān)系、迅速做出恰當(dāng)?shù)墓芾頉Q策，進而控制對作物的投入和作業(yè)。

       作為最早應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的美國，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)測系統(tǒng)、農(nóng)田地理信息系統(tǒng)這樣的信息監(jiān)測技術(shù)（簡稱“3S”即GPS，GIS，RS技術(shù)）以及農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、智能化農(nóng)機具系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)等計算機自動控制系統(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)。隨后通過將這些準(zhǔn)確、實時的大數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后導(dǎo)入到農(nóng)田信息系統(tǒng)中，從而指揮智能機械播種、施肥、灌溉等一系列環(huán)節(jié)精準(zhǔn)、變量的實施。

       早在1993年，就有農(nóng)場主通過GPS指導(dǎo)精準(zhǔn)施肥，其產(chǎn)量比傳統(tǒng)施肥提高了15％，同時還能減少化肥使用總量，可以說是減少投入的同時增加了產(chǎn)出。到2000年，在美國玉米及大豆種植農(nóng)場中，使用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的達到了三分之一。而從2002年開始，遙感技術(shù)、智能機械系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在美國農(nóng)業(yè)耕作中更是得到了廣泛的運用。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“先進農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)為代表。“綠色之星”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)模的機械化生產(chǎn)的農(nóng)場使用，其在大農(nóng)場中的市場占有率達到了65％以上。凱斯“先進農(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用，比較適合種植水稻、玉米、大豆和小麥等作物。

       除美國外，另一個發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的國家是以色列。以色列沙漠面積占到國土面積的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)值年增長率連續(xù)保持在17％左右。全國3%的農(nóng)業(yè)人口保證了以色列的糧食自給自足，2000年后，還實現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品的大量出口。

       取得這樣的成就，離不開以色列獨具特色的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。與美國更多是大農(nóng)場模式不同，以色列精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)更注重單位土地面積的高價值產(chǎn)出，結(jié)合本國自然條件，減少對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年代開始起步，逐步實現(xiàn)了智能化和自動化控制。先進的滴灌、噴灌技術(shù)在溫室的引進，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，還開發(fā)出水肥一體化技術(shù)，灌溉與施肥同時進行，這種精準(zhǔn)技術(shù)是建立在對土壤品質(zhì)及作物生長過程的監(jiān)測之上，實現(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)展起來的手工勞作式初級精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。這一模式更多發(fā)揮勞動密集型的優(yōu)勢，以人力代替機械作業(yè)，通過勞動者豐富的種植經(jīng)驗來完成從育種到收獲的全過程。這種模式更像我們印象中的“有機農(nóng)場”，用經(jīng)驗豐富農(nóng)民的精耕細(xì)作來替代粗糙的機械種植。

       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)展中國家和欠發(fā)達國家精準(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、處理與精準(zhǔn)種養(yǎng)殖模型的應(yīng)用。伴隨著GPS、計算機、IOT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，越來越先進的技術(shù)手段運用在精準(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)的研究所實驗室走向田間地頭，人工智能技術(shù)正在和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的融合正在產(chǎn)生出越來越多的碩果。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)。

例如識別能力的提升。

       此前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念中，對于精準(zhǔn)的一個重要定義更多是通過廣泛收集農(nóng)場數(shù)據(jù)，實現(xiàn)品種、種植方式上的因地制宜。但隨著深度學(xué)習(xí)下的圖像識別技術(shù)發(fā)展，精準(zhǔn)的對象也可以更一步細(xì)化。在植物病蟲害識別，農(nóng)產(chǎn)品成熟度判斷及分類分揀、動物身體狀況（發(fā)情期、健康程度判斷）識別等生產(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“牛臉識別”結(jié)合算法，幫助農(nóng)場主更好的發(fā)現(xiàn)奶牛的健康狀況、發(fā)情狀況等。在類似解決方案中，還可以通過傳感器識別奶牛步態(tài)，幫助農(nóng)場主識別出跛腳奶牛。

       更典型的案例，還有通過無人機獲取農(nóng)作物的各類圖像，再通過智能分析發(fā)現(xiàn)影響農(nóng)作物產(chǎn)量的異常現(xiàn)象，比如：雜草的入侵、農(nóng)作物養(yǎng)分不足、天氣災(zāi)害以及病蟲害等。讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者更及時準(zhǔn)備應(yīng)對方案。

       對于大規(guī)模養(yǎng)殖、種植來說，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。

還有機械智能化程度提高。

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

       但如今隨著機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進行的采摘、分揀等等也能由機械代勞。像是農(nóng)業(yè)機器人公司Abundant Robotics推出的蘋果采摘機器人，可以在不破壞蘋果樹和蘋果的前提下可以達到一秒一個的采摘速度。這種機器人可以通過攝像裝置獲取果樹的照片，用圖片識別技術(shù)去定位那些適合采摘的蘋果。

       尤其這類機械正在變得越來越小型化，對于應(yīng)用場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屬。

又比如預(yù)測能力的提升。

       在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的3S中，對于遙感圖像的應(yīng)用一直是重點。但實際上遙感圖像由于體量龐大，一直很難被處理利用，更多時候遙感圖像僅僅能起到觀測+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題。當(dāng)AI+遙感越來越普及，遙感在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的發(fā)揮空間也越來越大了。美國Descartes Labs公司通過人工智能和深度學(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)作物生長之間的關(guān)系，從而對農(nóng)作物的產(chǎn)量做出精準(zhǔn)預(yù)測。據(jù)測算，這家公司預(yù)測的玉米產(chǎn)量比傳統(tǒng)預(yù)測方法準(zhǔn)確率高出99%。

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

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

       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、自動模型處理升級為人工智能參與生產(chǎn)管理、決策判斷以及完全自動化協(xié)作生產(chǎn)，極大地解放農(nóng)業(yè)勞動從業(yè)者的勞動量和生產(chǎn)成本。

       未來，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的AI化趨勢將更加顯著。同時我們也能看到，除了種植、養(yǎng)殖這一個端口，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)起來構(gòu)成一組新技術(shù)鏈條。

       比如我們可以看到，銷售大數(shù)據(jù)的反饋下，種植者可以提前預(yù)知市場上哪些農(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。

       不論對于消費者還是農(nóng)業(yè)從業(yè)者，AI與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)帶來的改變都剛剛開始。

       站在2020 新十年的起點，我們對于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以及當(dāng)下農(nóng)業(yè)+AI的全景式盤點，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)未來發(fā)展提供了更加豐富的應(yīng)用場景和更加高效的解決方案。育種+AI、種植機械+AI、遙感預(yù)測+AI、植保無人機+AI、采摘+AI、農(nóng)產(chǎn)品運輸、銷售+AI，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流通及消費的一切環(huán)節(jié)，都正在被AI的能力改變。尤其中國憑借豐富的電商、物流大數(shù)據(jù)累積，可以在多個環(huán)節(jié)提升農(nóng)業(yè)的效率。

       對于我們廣大吃瓜群眾來說，AI改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的各種場景也許看起來仍然有些魔幻，農(nóng)業(yè)AI應(yīng)用場景的規(guī)模化、產(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)期的未來總是來得很慢，但它總會悄無聲息地出現(xiàn)在你面前。