迎接“智慧农业”时代

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迎接“智慧农业”时代,第1张

湖北省农机化技术推广总站 站长 任耀武

走进如今的农村,我们经常能看到这样的场景:空中,一架架植保无人机飞转盘旋;田间,装载北斗系统的拖拉机自动驾驶;养殖场,农民一部手机远程操控作业。

随着5G时代的到来,大数据、物联网、云计算等现代技术逐渐运用到农业生产各环节,极大地推动了农业现代化发展进程。

2022年中央一号文件指出,物联网、人工智能以及大数据等关键技术支持,将促进农业信息的数字化,推动数字农业的有效实践。

数字农业、智慧农业是农业生产的高级阶段,是现代农业的发展方向。它彻底改变传统的种田场景,大大地提高了生产效率,把农民从繁重的劳务中解放出来,将吸引更多年轻人返乡就业,为乡村振兴注入源源不断的动力。

我省智能农机、智慧农业起步源于国家北斗办与省政府联合实施的北斗高精度定位导航行业应用示范项目。如今,“北斗+农机”技术在我省广泛运用,涵盖耕整地、播种、植保、收获、秸秆还田离田、烘干等多个农业环节,累计监测作业达6168万亩。

当前,我省“光芯屏端网”技术产业优势正在显现,成为拓展智慧农业应用场景的“硬核支撑”。在日益完善的人工智能、物联网等农村新基建加持下,不断迭代的遥感应用技术和图像识别应用技术不断运用,将有效推进农业生产数字化。下一步,我省将围绕水稻、油菜等产业,建设全天候、全过程、全空间的无人农场,培育农业数字经济新型服务产业。

生物技术和信息技术二者是相互融合促进发展的。生物技术与信息技术的融合发展,颠覆了生命科学的传统研究范式,提升了人类认识生物、调控生物、改造生物的能力,同时启发了信息技术的仿生研究和发展,驱动新兴信息技术的开发。拓展:

1、两者的深度融合,塑造了新产业和新业态,为生物经济的发展带来重要机遇,不仅为破解人类发展所面临的健康、能源、资源、环境等重大问题提供了新思路、开辟了新路径,也改变了人们的观念和生活方式,尤其是促成以“疾病”为中心向以“健康”为中心的转变、从“治已病”向“治未病”的转变,推动“主动健康”模式的形成。

2、当前,新一轮科技革命和产业变革加速演进,生命组学、合成生物学、脑科学等生命科学的研究,基因编辑、细胞工程、生物传感等技术的开发和运用,推动人类在认识和理解生命的尺度、维度、深度上不断深入;同时,云计算、大数据、人工智能等新兴信息技术正广泛渗透和应用于各领域,助力千行百业的数字化、智能化发展。

3、近年来,生物技术(BT)与信息技术(IT)的跨界融合,已成为大国博弈的战略制高点,正在催生学术新思想、科学新发现、技术新发明、产业新方向,重塑创新链和产业链。两者的融合,不仅为生物技术、信息技术各自的进步和发展带来重要机遇,同时也为各行各业的高质量发展、经济社会的可持续发展带来新动力。

4、生物技术与信息技术的融合发展,将促进社会向数字化、智能化、系统化的方向进一步迈进,引发新一轮的科技革命和产业变革,重塑人类的经济生产模式和生活方式。驱动科学技术和组织管理模式变革。

5、生物技术与信息技术的融合,极大拓展了科学研究的广度和深度。一方面,技术融合不仅能完成传统生物技术难以胜任的任务,提升生物技术的能力,孕育颠覆性技术创新。另一方面,技术融合还将催生一系列新方向和新业态。例如,生命信息的感知、存储和计算,将催生生物传感器和生物纳米物联网(IoBNT)技术、生物启发的信息通讯技术(BICT)、生物计算机技术等。

6、以高性能计算为代表的人工智能技术,将驱动集生物设计和生物模拟、自动化实验研究于一体的计算机辅助生物学(CAB)的发展。这种跨越多种学科的融合,颠覆了当前科学研究的范式,有可能全面提升科学的“发现能力”、工程的“建造能力”、技术的“发明能力”,以及社会的“创新能力”,以应对来自多领域、多层面的科技和社会挑战,真正实现“如果认知科学家能够想到它,纳米科学家就能够制造它,生物科学家就能够使用它,信息科学家就能够监视和控制它”。同时,这种跨越多种学科的融合,也催生了新型研究组织、科研资助模式,以及新的科学数据开放和共享形式、新的产学研合作机制、新的人才培养方式,尤其需要形成支持科学研究及促成研究成果向新产品转化的协作网络,这个“网络”不仅需要政府部门、学术界与产业界的协同,还需要构建与融合发展相适应的生态系统,形成一种有助于融合的文化。驱动战略性新兴产业的发展。

7、生物技术与信息技术的融合,在促进各自发展的同时,正深刻地改变医疗健康、制造、农业和服务等领域的业态,驱动产业的新突破。数字健康。

8、生物技术与云计算、数据分析等先进信息技术融合,使人类对疾病与生命的本质有了全新的认识,疾病防治正向精准医疗和数字健康转型和提升。利用生物与信息的技术融合,可将基因组、转录组、蛋白组、代谢组、表型组等各类组学产生的生物医学数据,与临床类数据、饮食和运动类数据,以及社会及物理环境信息等连接起来,建立起开放共享的数据网络,综合考量“生物-社会-心理-环境”等复合因素,通过更精细、更准确的疾病分类,提供更精确的诊断和治疗,实现个性化的“一人一方案、一病一路径”。近年来,人们的就医需求、习惯、诊疗流程都发生了很大变化,数字技术赋能的医疗健康与传统线下医疗之间的边界日益模糊,在线预约、诊断、康复支持等互联网医疗,正在加速传统医疗服务、管理模式的数字化变革。数字健康正成为人工智能等新兴技术的典型应用场景之一。数字健康是能获取、存储或传输健康及医疗数据,可帮助消费者改善生活方式和健康状况的相关技术、平台或系统,涉及数字监测、数字诊断、电子处方、智能设备、远程医疗等载体,涵盖数字医疗、医药、健保、医检、医养康养、医疗健康云服务等业态。目前,全球有超过5000家企业,从事数字健康方面的技术研发及应用;截至2021年底,美国有至少40款数字疗法产品获美国食品药品监督管理局(FDA)认证许可,我国也有近20款数字疗法产品获得医疗器械注册证。全球数字健康领域融资总额达590亿美元,同比增长815%;我国数字健康领域融资额也达到1841亿人民币。数字健康产业有望成为拉动内需的新动力。先进生物制造。生物制造是利用生物体的机能进行物质加工与合成的绿色生产方式,可降低工业过程能耗、物耗,减少废物排放与空气、水及土壤污染,大幅降低生产成本,提升产业竞争力。

9、新兴信息技术的引入,促进了先进生物制造技术的研发,从而使基因合成、酶的理性设计、细胞制造等方面的能力有了质的突破,有助于实现化工原料和过程的生物技术替代,发展高性能生物环保材料和生物制剂,向绿色低碳、无毒低毒、可持续发展模式转型。预计未来十年内,35%的石油化工、煤化工产品可被生物制造产品替代,从而为能源、材料、化工等领域的生产带来极大变革。牛奶、食糖、油脂等食品,一旦实现工业生物制造,将产生颠覆性影响,其全球经济规模也十分可观。

10、生物和信息技术的融合,还能推动以数字农业、智慧农业和精准农业等为特色的农业新体系的建构,提供名、特、优、新的产品,以及生产、生活、生态、生息“四生共融”的功能,从而使农产品的消费模式由追求温饱型转变为追求安全、营养的健康型。随着物联网、大数据、云计算、卫星遥感、人工智能等新一代信息技术与农业的融合,信息化成为实现农业现代化的重要支撑力量。通过农业全要素、全系统、全过程的数字化,实现农业科学决策和数字化管理,通过智能技术的运用,提高对农业系统综合管控的能力,强调基于农业动植物和空间环境等信息的变化而进行精细管理的精准农业,也将因数字化的助力而迈上新台阶。

智慧农业是以信息和知识为核心要素,通过互联网、物联网、大数据、人工智能和智能装备等现代信息技术与农业跨界融合,实现农业生产全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性化服务的全新农业生产方式,是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段。

智慧农业

智慧农业整合生物技术、信息技术、智能装备三大生产力要素。智慧农业包括智能农业装备、智能传感器系统、智能无人机、智能机器人、软件等主要技术。

美国、英国、澳大利亚、法国、德国、日本等国家围绕智慧农业进行了广泛的布局,2015-2025全球智慧农业市值将达到683亿美元。

智慧农业

发展趋势:

一、大数据技术渗透农业全产业链。未来发展农业,要从全产业角度进行布局。大数据技术全面渗透了从种子肥料开始,到生产、加工、配送到消费者餐桌,再到废弃物处理的全过程,体现出信息科技对农业产业发展的支撑作用。

二、智能化装备广泛应用。智能化的装备是通过智能化的改造和升级,使机器具有一定的智能性,可以全面或部分的辅助人便捷、可靠地完成特定复杂的目标任务。世界智能农机装备发展经历了不同的历史阶段,从机械化到数字化、自动化、智能化,现在已经衍生了系统。目前,国际上研究农机装备,重点体现在自动驾驶拖拉机、农业机器人和农业无人机等方面。

智能农机

三、无人化、少人化发展迅速。由于农村劳动力减少,农村出现了无人种地的情况,特别是热天打药、冷库长时工作等复杂农业生产环境条件,对人的身体有很大危害。基于劳动力减少和工作环境恶劣,无人化、少人化农场是未来的发展趋势。

四、信息科技推动农业生产方式变革。原来在田里种地、养殖,现在可以进行工厂化生产,比如植物生产工厂、工厂化养猪等模式。

物联网在农业领域的应用如下:

目前物联网在农业领域有很多应用,以物联网和现代信息化技术为纽带,通过“建立体系、平台管理”的思路,将农业园区进行统一规划,建立了视频监测系统、物联网监测与控制系统、水肥一体化智能灌溉系统、智慧农业展示系统,分步建设现代化服务体系,打造智慧型现代农业产业链的生态圈。

视频监测系统主要用于大棚内部安防检测,观察作物的生长态势。系统由前端摄像机采集数字图像信号,通过传输系统将信号传输至本地监控中心系统,由该系统进行控制、切换、显示、录像、回放等操作,实现系统的各项功能,同时通过本地广域网线路,中心监测系统可使用电脑或手机进行远程显示、录像和控制远程视频。

物联网监测与控制系统

系统是以物联网为基础,应用农业物联网传感器作为支撑,在农业生产管理过程中,可以进行实时的环境参数采集,将光照、空气温湿度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等采集到数据库,并通过网络将其传输到控制平台。

系统可以根据数据进行智能判断,远程控制温室大棚设备(包括风机、湿帘、滴灌设备等),进而进行环境调控,以“对症下药”的方式,满足温室大棚作物的生长要求,智能温室大棚控制系统在农业生产种植中的应用,正真实现了种植自动化、管理智能化、操作简单化,不仅提升了温室大棚种植技术水平,而且降低了农业生产的成本费用。

全区数字经济规模再上新台阶

据介绍,我区以融合创新发展为驱动,以“信息网”建设大会战为抓手,大力推进数字产业化、产业数字化。“五十百千”工程成效初显,认定第二批数字广西标杆引领重点示范项目(企业、平台)314个,大数据、云计算、物联网、5G、人工智能、区块链等数字技术赋能传统产业产生可观效益,催生一大批新产品、新服务、新业态,智能制造、智慧农业、智慧物流等新模式、新场景、新应用,华为、浪潮等国产计算机、服务器等9条产线投产,千亿级鲲鹏产业生态建设和信创产业加快推进,一批数字技术创新平台组建运营,效益初显。数字基础设施建设全面提速,42个数据中心开工建设,完成“信息网”建设投资278亿元,建成5G基站31万座,5G用户超千万,同时,5G场景应用取得新突破,南宁地铁4号线全线和南宁地铁2号线东延线同步运营开通5G信号全覆盖商用。

“聚通用”和“简易办”改革取得新突破

据中国信通院和腾讯研究院研究报告显示,自2019年启动广西政务数据资源管理与应用改革以来,短短两年时间,我区政务数据治理从全国第28名跃升至全国第9名,其中玉林数字政务指数涨幅全国第一。目前,正全力推进“3个100%”工作,全区非涉密信息系统、非涉密业务专网、政务服务事项打通对接和迁移上云率均超过90%,广西电子政务外网实现从自治区到村五级覆盖,67个自治区单位已建设壮美广西·行业云或云平台,14个设区市已建成壮美广西·市云,广西数字政务一体化平台已覆盖126个自治区部门单位,14个设区市及121个县(市、区)1255个乡镇(街道)16121万个村(社区),421个便民服务应用实现“掌上办理”,初步构建了“三纵四横五个一”的数字政府架构体系和“1+11+2+1”的政务数据治理体系。

同时,我区持续深化“放管服”改革,在“放”的力度不断加大,目前,已向首府南宁放权29项,向自贸区放权162项;在管”的尺度更加严格,建立政务服务“好差评”体系,政务服务好评率9999%,实现广西“互联网+监管”与国家系统对接,监管覆盖率达 806%,超过国家要求206个百分点。在“服”的深度不断拓展,全面推进政务服务“简易办”改革,推动“一窗办”“异地办”“承诺办”“高效办”等,全区最多跑一次事项达到9952%,玉林、梧州等11市与广东等4省11市实现“跨省通办”,北部湾6市实现“跨城通办”。

此外,我区阳光透明政府建设成效明显,完成广西政府网站集约化平台试点项目建设,全区政府网站从2730家缩减至557家、缩减率79%,自治区人民政府门户网站连续两年排名全国第4,12个设区市政府门户网站进入全国前100名,比例高达857%,区市两级整合139条政务热线,构建12345“一号响应”政府总客服,受理解答企业群众诉求112万件,成为公众与政府沟通的“连心桥”。

社会 服务普惠便捷水平取得新进步

在 社会 公共服务方面,我区大力推进“互联网+ 社会 服务”,加快数字技术在数字 社会 领域的应用,实现 社会 公共服务更加高效便捷普惠。“爱广西”APP提供超90项掌上政务和生活服务,注册用户超1300万,建成广西教育资源公共服务平台,名师名校课堂进入普通家庭,全区4200多万人建立电子 健康 档案,900多个医疗机构信息互通共享,300多家医疗机构开展远程医疗服务,“桂建通”实名登记建筑农民工逾200万,代发工资359亿元;同时,我区 社会 治理能力不断提升,城市管理、边境管控、国防建设等与现代信息技术深度融合,一站式 社会 服务管理平台、智慧城市管理中心、“一键游桂林”、“智慧高速”、“雪亮工程”等一大批应用平台建成投入使用; 社会 资源数字化不断加快,社区安防、智慧停车、智能快递等智慧应用场景层出不穷,3143个农家书屋完成数字化升级,各级公共图书馆、文化馆开展线上活动3200多场。

值得一提的是,在这场突如其来新冠病毒肺炎疫情中,大数据为全区人民生命 健康 筑牢“安全网”,除夕之夜,我区迅速行动组建大数据分析专班,汇集17个行业、32类信息超过1亿条,建设“一库四应用”,开展大数据分析及精准识别,排查出全区54%的确诊病例,为疫情防控争取了宝贵的时间,节约了大量人力物力,同时,开发广西 健康 码系统,构建开放应用生态圈,完成接入26个移动端,实现一端注册、一次申报、一码通行、全国互认,为全区复工复产筑牢了疫情防控的安全屏障。数据显示,到2020年底,2800多万人注册广西 健康 码,累计亮码121亿次,累计访问194亿次。

中国—东盟信息港建设取得新成效

作为中国—东盟信息港建设的核心支点,广西近年来紧紧围绕《中国—东盟信息港建设总体规划》的目标要求,进一步健全体制机制,以项目建设为载体,狠抓项目落实,举办高层次交流活动,搭建技术创新交流合作平台,加强开放合作和人文交流,着力优化发展环境,加快实现人才、资金、技术和信息等要素集聚,强力推动目标和重大任务落实。根据《中国—东盟信息港建设总体规划》目标任务,2025年的9项建设目标目前已完成5项,2020年的7项指标基本完成,46个重点项目开竣工率761%,166个在库项目开竣工率663%。其中,新增省际骨干直连链路11条,中国—东盟技术转移中心建成运行,与9个东盟国家建立技术转移机制,覆盖企业2400多家。一批技术服务、经贸互联服务平台建成运营,成功举办第四届中国—东盟信息港论坛、第二届中国—东盟人工智能峰会等系列活动。日前,工业和信息化部批复同意在南宁设立国家级互联网骨干直联点,这对于加快数字广西建设发展意义重大。

农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等等。目前,现代农业精细化生产与物联网技术的结合存在巨大的市场需求空间。在感知的前提下,成功搭建了人与人、人与物、物与物全面互联的网络平台。现代农业已悄然进入物联网时代,智慧农业大局初现。据前瞻产业研究院统计,融资类型较多的企业多用于无人机植保领域,其次是农业数据平台服务领域。这两个领域也是发展最快的农业科技。

为了实现农业产业链上合作企业的共同战略利益,使产业链上的所有企业都受益,需要形成一种长期的合作博弈机制,加强成员企业之间的合作,使成员企业风险共担,利益共享。这种机制就是混合纵向一体化连接模式。农业未来的发展要从全行业的角度来布局。大数据技术渗透在从种肥到生产、加工、配送到消费者餐桌,再到废弃物处理的全过程,体现了信息技术对农业产业发展的支撑作用。智能装备是通过智能化改造升级,使机器具有一定的智能,能够方便可靠地全部或部分辅助人完成特定的复杂目标和任务。

智能农业机械装备在世界范围内的发展经历了不同的历史阶段,从机械化到数字化、自动化、智能化,现在已经衍生出系统。目前,国际上对农业机械装备的研究主要集中在自动驾驶拖拉机、农业机器人和农用无人机上。未来,发展智慧农业是我国农业发展的重要趋势和方向。十四五规划提出发展智慧农业,目标是用计算机强化人脑,用机器替代人力,自主替代进口,实现生产智能化、操作精准化、管理数字化、服务网络化。

中国未来的智慧农业需要人才:一是对农业有感情,喜欢现代农业;二是知识交叉型,可以将不同专业的知识与计算机结合起来,建立知识体系;三是实用技能,能操作拖拉机、植保机等农业机械;第四,要有工匠精神,精益求精;第五,了解商协会管理,提供专业和社会服务;第六,顺应信息化趋势,推动智慧农业发展。

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