智慧农业潜能 巨大发展困境亟待突破

我国是一个农业大国，农业行政村高达58万个。近年来，我国先后提出乡村振兴战略、数字乡村发展战略、数字农业农村发展规划等一系列顶层设计，在农业领域，区块链、物联网、大数据、人工智能等通信信息技术的释放潜能巨大。

“目前中国的农业数字经济规模是5778亿，预计到2025年能够达到1.26万亿，发展速度非常快，抓住数字技术机遇，快速发展农业的数字经济，对农业高质量发展具有重要的意义”。中国工程院院士赵春江介绍说。

中国工程院院士赵春江(摄影：龙遇春)　

但是目前我们的农业发展还存在很多不足。

农业在标准化、品牌化层面有极大增长空间。拼多多副总裁陈秋分析，我国直接从事农业种植的劳动者超过2.3亿，但农业占GDP的比重只有8%，因为缺乏标准化的种植和管理，农产品还普遍停留在区域公共品牌的阶段，很难形成真正意义上的高品质、高附加值的农产品品牌。相较其他行业，农业的高端人才在整体上是稀缺的，农业的数字科技含量也有极大的增长空间。

在智慧农业的技术层面上，存在“卡脖子”的问题。赵春江院士介绍说，高端的农业传感器、高端农业装备，都需要依赖特殊的光学器件、核心部件，目前我们国家还没有。甚至于拖拉机的自动换挡也存在着技术上的难题。

如何破解农业发展的困境，将IoT、遥感、AI等数字化技术应用到种植业中，提升生产管理信息化水平，是当前亟待突破的难题。

深度跨界融合 探索数字农业解决方案

作为中国最大的农产品上行平台，拼多多一直在探索农业生产端的实践与应用，希望不仅能够帮助农民卖得好，也能够帮他们种得好。据陈秋介绍，2020年第3季度，拼多多日均单量突破1亿单大关，每天包裹中有接近1/3是农产品和农副产品。2019年农产品成交额是1364亿元，今年在此基础之上还会实现进一步的大幅攀升。

今年的7月22日，由拼多多和中国农业大学主办，联合国粮农组织提供技术支持的第一届“多多农研科技大赛”决赛启动，4支AI队伍和4支顶尖农人队伍齐聚，在云南昆明开展为期120余天的高院草莓“人机”种植竞赛。

4支AI队伍分别在阿姆斯特丹、北京、南京和昆明，远程控制位于云南富民县国家高原云果产业园内的智能化温室，利用尖端数字设备和人工智能，远程种植草莓。4支顶尖农人队伍则亲临比赛现场，依靠种植经验，与AI队伍在草莓的品质、产量、投入产出比等指标上展开全面比拼。

12月16日，2020多多农研科技峰会在北京举办，揭晓了第一届多多农研科技大赛的结果。

CyberFarmer·HortiGraph联队获得AI组冠军，左二和左三为获奖代表，分别为郑剑锋、林森。（摄影：龙遇春）

通过多轮角逐，由中国农业科学院、中国农业大学、国家农业智能装备工程研究中心和比利时根特大学的青年科学家组成的CyberFarmer·HortiGraph联队获得AI组冠军。亚军和季军分别由来自云南的“智多莓”队和来自荷兰阿姆斯特丹的AiCU队获得。

纪荣喜劳模工作队、艳九天队、圣野浆果富民队的顶尖农人队伍在比赛基地内。（摄影：龙遇春）

顶尖农人组中，安徽省长丰县4名女性农人组成的艳九天队获得卓越奖，来自辽宁丹东的圣野浆果队和来自江苏句容的纪荣喜劳模工作队分别获得先锋奖和创新奖。

“圣野浆果队”马廷东和史功成检查比赛基地的草莓苗。（摄影：穆功）

在4个月的决赛期间，参赛的AI队伍建构了各自的草莓AI种植管控系统，让AI模仿人类专家，实现了草莓种植的自动化。草莓AI种植管控系统，相当于AI种植大脑，其包括生长模型、种植决策、生长状态识别等模块，涉及多个机器学习的算法。

智多莓队队长、建智科技首席专家程飚介绍，他们将近红外光谱分析技术应用在草莓生长上。将光谱变化同植株生长、病虫害对应，并通过15项环境参数、7项作物参数，建立起一套草莓PCSE生长模型，并由AI自动作出种植策略判断。

程飚向荷兰骑士集团亚太区总裁Fulco Wijdooge介绍智多莓队的草莓生长智慧决策系统。（摄影：穆功）

12月16日的峰会上，大赛评委会揭晓了产量、投入产出比和甜度等三项指标的对战结果：AI组的草莓产量平均值高于传统农人组平均值196.32%；AI组投入产出比平均值高出传统农人组平均值75.51%；传统农人组的果实甜度整体均值高出AI组5.24%以上。

大赛技术支持专家、云南省农科院研究员阮继伟表示，AI组较好的水肥、温度和空气湿度控制促进了植株的快速生长和开花挂果，实现了较好的产量。投入产出比与产量正相关，AI组较高的产量提升了投入产出比。传统组栽培基质含水量少，相较AI组，果实甜度更高。

比赛期间，传感器将环境和草莓生长数据传回AI种植决策系统，系统再向比赛温室里的机械设备发送操作指令。（摄影：穆功）

顶尖农人队伍展示了传统种植技术的价值与意义，人工智能队伍验证了新技术和新模式的可行性，为数字农业、智慧农业的本土化发展提供解决方案。

智慧农业的初步探索与进化

此次参赛的各支队伍，在享受探索人工智能在农业应用的喜悦之时，也开始尝试将比赛成果转化为可行性的数字农业解决方案，并已在田间地头应用实践。

“用算法训练机器的同时，也希望可以训练农人，让其灵活掌握应用这套技术，让农民变成技术工人，能够对草莓生长节点和模型对应，进而提升整个云南草莓的商品化率和附加值。“智多莓”队长程飚说。

AI冠军组CyberFarmer·HortiGraph联队决定将比赛成果进行商业转化，并着手建立一个标准化的草莓知识库，将种植草莓的相关数据标准化成知识，向全国草莓种植户开放，使小农户也可以获得顶尖专家的种植经验。

“本次比赛结束了，但是我们在人工智能领域探索不会停止。”CyberFarmer·HortiGraph联队的郑建峰博士在获奖后说到，“我们会继续围绕设施农业相关的人工智能技术，继续探索相关的能够应用于温室管控的人工智能技术，也希望更多的科学家、专家加入进来。”

移动技术、遥感技术和分布式计算的推广，可以有效改善小农户的获取信息、投入品和进入市场的机会，智慧农业有助于发展生产潜力，提升经济效益。

智慧农业也有利于通过优化资源利用和适应气候变化提高环境效益，同时数字化平台的普惠性和包容性可以提高社会效益。

“我们希望，能够建立一个长期的、规模化的竞技平台，通过全国‘顶尖农人’和世界‘人工智能’的切磋与较量，来充分激发青年学者的想象力与创造力，最终探索出一批适用于小农生产模式的、低成本、可复制的AI农业应用，并且通过将人工经验数字化，来为农产区提供植物AI种植模型”，陈秋表示。

联合国粮农组织驻华助理代表张忠军认为，这次人机大赛是青年科学家们，创新发展智慧型农业的一次成功的探索，验证了智慧农业的可行性，也看到农业的数字化、人工智能，已经具有了应用和推广的价值。

在赵春江院士来看，此次比赛搭建了一个很好的AI农业开放平台，给数字农业发展带来很多新启发，同时也反映出了IT技术在农业领域应用的发展方向。

此次比赛让业内也看到AI种植巨大的商业前景，这将吸引更多高科技人才投身农业，共同推动农业生产的数字革命。