人工智能如何抓住全面乡村振兴的机遇

  党的二十大报告提出了“农业强国”，农业要强，不仅体现在生产力的提高，更体现在人工替代的能级和能力上。传统农业靠天吃饭，现代农业以温室为载体逐步提升农业生产效率，但我国是人口大国，现代农业仍然满足不了我国的农村现状。我国的城镇化率虽然已达到65.22%，城镇化人口规模已经是世界第一，但即便达到80%城镇化率，我国依然还有2-3亿人口还是要生活在农村，农业的发展脱离不了“生产关系”，利用AI发展精准农业是我国农业发展的重要途径。

  人工智能在农业领域的研发及应用早已普及，这这中间还包括在生产环节的耕作、播种和采摘等智能机器人，也有植保方面的智能探测土壤、探测病虫害、气候灾难预警等智能识别系统，更有利用导航系统全自动耕种等机械化作业等。

  乡村振兴更需要人工智能，城市人口相对集中，农村人口相对分散，人工智能替代人工的应用场景和机会也更多更广。

  人工智能在乡村振兴领域中的应用不单单是在农业生产环节的方方面面，还可以是在乡村的文化创新、乡村休闲旅游、乡村生态保护及利用以及都市农业等各个方面。

  “农业强国”是农业农村现代化的要求，AI在我国乡村振兴的应用还较少，较为常见的就是“无人机”喷洒农药和机器人采摘，我国人工智能技术开发技术已有一定的发展基础，创业者更要关注的是应用场景的开发。

  党的二十大提出的“农业强国”，为AI在乡村振兴领域的应用与发展提供了更多更广的空间。

  大田种植作业工况条件复杂，实现无人化作业难度较大。北美、西欧具备基础但需求不紧迫，日韩处于萌芽阶段，我国正逐步兴起。近期“无人农场”成为新一代未来农场的代名词，各类技术围绕“无人农场”展开，也就是AI在农业生产中的应用研发。

  人工智能是多种信息技术的集成及其在农业领域的交叉应用，其技术范畴涵盖了传感器等智能感知系统、无人智能装备、仿真专家系统、以及物联网等。

  智能感知系统包括了传感器、数据分析与建模、图谱技术和遥感技术等。智能传感技术在物联网环境体系中能根据目前农产品种植的特点，对不同作物的环境需求做出相应的感知，通过对其进行智能监测。智能感知系统能够根据多传感器所提供的多源同构或异构信息，经过智能信息处理，可以综合地认知环境和对象的类别与属性，以达到智能感知的目的，从而可按行为准则实现应有的行为决策。

  智能感知技术在农业领域可实现生产数据采集、土壤探测、产量预测、病虫害防护、植株成像、果实瑕疵检测、猪脸识别等功能。

  我国的卫星系统发达，目前已开发出利用卫星技术实施生产耕作的农业无人机、智能收割机、智能播种机和采摘机器人等智能装备。

  在农业领域，卫星技术主要以作物、土壤为对象，利用地物的光谱特性，进行作物长势、作物品质、作物病虫害等方面的监测，其主要应用于农作物产量预估，农业资源调查，农业灾害评估等。

  将无人机与人工智能AI识别技术深度融合，通过装载的摄像头，可对无人机拍摄的画面进行实时检测，可实现目标检测、目标识别、目标定位、目标追踪等功能。其中，AI智能检测既可以利用前端智能方式实现，也可以通过后端智能实现。后端智能是指将无人机采集的图片及视频资源，传输至视频结构化智能大平台进行统一分析，并输出分析结果，进而方便管理者进行判断与决策。

  无人机融合AI技术的结合应用从植保到测绘，农业无人机的应用场景正在不断延伸。如植保无人机具有一键启动、精准作业和自主飞行等能力，真正实现了无人机技术在喷施和播种等环节的有效应用。

  无人机融合AI技术的应用场景还可以是①野生动物识别/数量统计。利用无人机巡航能力，可以观测重点野生动物生态保护区域、湿地公园等区域的野生动物物种多样性，通过AI深度学习算法对采集的图片、视频数据进行处理分析，实现对野生动物物种的识别以及统计数量等功能；②森林防火监测。基于火焰识别、烟雾识别等AI算法模型，可通过无人机监测森林、山林、自然生态保护区、景区、公园、农田等区域内是否存在消防火灾、秸秆焚烧等火患危险等，一旦发现异常情况，可通过系统发出告警提醒。③湖面/河道/水域/景区垃圾识别。可以通过无人机检测湖面的漂浮物、垃圾等，让湖泊水域的养护管理、景区的环保工作等变得更加“智能化”。

  无人车利用了包括雷达、激光、超声波、GPS、里程计、计算机视觉等多种技术来感知周边环境，通过先进的计算和控制系统，来识别障碍物和各种标识牌，规划合适的路径来控制车辆行驶，在精准植保、农资运输、自动巡田、防疫消杀等领域有广阔的发展空间。例如国内较为知识的极飞公司开发的无人车，拥有多种作业模式和扩展功能，已经可以做到智能精准控制与自主行驶，应用在精准植保、农资运输、自动巡田、高效播撒、防疫消杀等多个领域，能有效提升作业效率，减少人力成本支出。

  可应用于果园采摘、植保作业、巡查、信息采集、移栽嫁接等方面，越来越多的公司和机构加入到采摘机器人的研发中，但离采摘机器人大规模地投入使用尚存在一定距离。

  农产品品类丰富，不同的品类的农产品需要不同作业能力的机器人替代人工，很多农业公司不懂AI技术，人工智能又不懂农业，由此，农业机器人的研发还是需要创界创新。

  专家系统(ES)是人工智能最活跃和最广泛的领域之一,专家系统是在某一特定领域中，能够像人类专家一样解决复杂问题的计算机软件系统。它能够有效地运用专家多年积累的经验和专业知识，通过模拟专家的思维过程，解决需要专家才能解决的问题。农业专家系统主要帮助农民提供四方面的功能：

  （1）实时远程技术咨询：通过APP为农民提供实时的技术答疑、技术咨询，专家和农民可以通过网络面对面交流。

  （2）病虫害远程诊断：提供图片共享、文件共享等功能，农民可以把田间病虫害样本实物图样通过系统传给专家，专家根据实际病症予以诊断并提出解决方案。

  （3）疫病远程监控：可以将远程摄像头安装在农作物种植基地、温室大棚等生产第一线，专家通过远程访问可随时查看情况，及时方便的给予技术指导。

  （4）远程工作会议：通过各远程站点提供高质量的音视频效果，可用于大面积的远程诊断工作会议和信息发布。

  专家系统也是数字经济中的重要商机，不同农产品的种养殖过程通过专家系统形成数据要素，通过不断积累，利用机器学习的方法建立数学模型，为解决农户问题提供精准的指导。

  专家系统也可以用于高标准农田中的农田水利设施无人化控制，例如，将农业专家系统与云端数据库结合，通过算法形成低风险决策信息及农业生产中的各类指标及农田水利设施阈值，借助无线通信模块广播到电气设备控制中心，实现对电磁阀、水泵、补光灯及风机的闭环自动控制。

  AIoT融合AI技术和IoT技术，可以通过物联网产生、收集来自不同维度的、海量的数据存储于云端、边缘端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化。

  传统的农业生产主要是根据人工观察与经验来决定农作物采收时间，这种方式往往错过最佳采收时间，降低农产品商品价值，影响企业经济效益，在大型农场或农业园区内设置物联网采收控制系统，可通过设定的采收时间和轮询(依次询问检测器)，自动预报农作物采收期，通过预测，能及时对接市场，提升商品价值，降低劳动消耗成本，提高企业规模化生产管理能力。

  国内农产品加工企业大多采用半人工半机器进行农作物和养殖产品加工，加工作业主要靠人工。由于工人加水平良莠不齐，加之加工环境无保障，使得产品品质无保障，且很可能出现微生物污染。设立加工控制系充，可通过对清洗、保鲜、干燥等自动化生产技术的控制，减少人工直接加工，避免人为污染，统一生产加工技术，有效提高生产效率，降低劳动消耗。

  针对农产品产后商品化过程中所涉及的收购、流通、销售等环节的需求以及市场信息获取，构建出收购控到系统、流通控制系统以及销售系统，以获取各环节农产品价格变动以及市场供求等信息。同时实现对农产品各环节的跟踪，确保农产品流通过程中的安全。

  可以采用区块链技术加上物联网技术实现农产品的溯源信息服务平台，信息采集覆盖动植物种子采购、播种(养殖)、施肥用药、收获、加工、运输、进入超市等各个环节，形成农产品质量可追溯。

  主要应用于果菜、花卉育苗管理、水肥一体化、病虫害防治、采收运输、加工包装等环节。欧美日处于世界领先水平，我国整体水平不高。

  欧美日等一些发达国家自动化、智能化生产技术研究与应用方面一直处于世界领先水平，已经实现了环境调控自动化、生产过程无人化、分级包装智能化。在设施栽培中农业生产机器人也应用广泛。日本在设施种植的育苗、嫁接、移栽、采摘、植保、施肥等环节有多种农业生产机器人。以色列、荷兰、德国、英国、澳大利亚、瑞士、法国等国家均有针对本国特色农业生产的机器人研发，采摘机器人均有小规模使用。近年来美国、欧盟、日本、韩国等制定国家战略将工业机器人加快应用于农业领域，农业机器人研发速度明显加快。

  我国设施农业机械化率较低，与发达国家相比，除环境调控系统外，设施栽培自动化、智能化装备整体水平不高，还存在一定的差距。我国具有自主知识产权的农业机器人大部分还停留在样机阶段，在精度、效率和可靠性方面和国外相比还存在一定的差距。以嫁接机器人为例，国内研发的产品还需要人机协同作业。

  主要应用于环境控制、饲喂、挤奶、防疫、废弃物处理等作业环节。发达国家生猪、奶牛、蛋鸡养殖已有规模化应用，我国技术装备研发能力严重滞后。

  欧美等发达国家设施养殖机械自动化程度不断提高，信息化、智能化技术应用于畜牧养殖各个环节，已建成多种养殖环境自动监控系统平台，形成了适合不同饲养规模和区域特点的生产模式，特别是生猪、奶牛、蛋鸡养殖的少人化生产已有规模化应用。

  AI在乡村振兴中的应用不仅是在农业生产领域，还包括人工智能在乡村休闲旅游中的应用，例如，景区智能导航、自驾游智能讲解系统等。

  不仅在农村，我国城市生活中，都市农业对人工智能也有广泛的需求，例如，年轻人喜欢养花，但疏于管理，就可通过人工智能实现自动浇灌等功能。（孙文华）