數(shù)字農(nóng)業(yè)是什么？

數(shù)字農(nóng)業(yè)——1997年由美國科學(xué)院、工程院兩院士正式提出。

數(shù)字農(nóng)業(yè)是將信息作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，用現(xiàn)代信息技術(shù)對農(nóng)業(yè)對象、環(huán)境和全過程進(jìn)行可視化表達(dá)、數(shù)字化設(shè)計、信息化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。數(shù)字農(nóng)業(yè)使信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)有效融合，對改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式具有重要意義。

數(shù)字農(nóng)業(yè)將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計算機技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)等高新技術(shù)與地理學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對農(nóng)作物、土壤從宏觀到微觀的實時監(jiān)測，以實現(xiàn)對農(nóng)作物生長、發(fā)育狀況、病蟲害、水肥狀況以及相應(yīng)的環(huán)境進(jìn)行定期信息獲取，生成動態(tài)空間信息系統(tǒng)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象、過程進(jìn)行模擬，以達(dá)到合理利用農(nóng)業(yè)資源，降低生產(chǎn)成本，改善生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn)品和質(zhì)量的目的。

數(shù)字農(nóng)業(yè)的組成　

數(shù)字農(nóng)業(yè)是一個集合概念，它主要包含以下4個主要部分：

1.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)從本質(zhì)上講，是一套數(shù)控系統(tǒng)。在一個特定的封閉系統(tǒng)內(nèi)，以探頭、傳感器、攝像頭等設(shè)備為基礎(chǔ)的物物相聯(lián)。它根據(jù)已經(jīng)確定的參數(shù)和模型，進(jìn)行自動化調(diào)控和操作。由于需要以硬件設(shè)備的投資和聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，因此投資額較大，主要用于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的管理和操作，也用于農(nóng)產(chǎn)品的加工、倉儲和物流管理。

2.農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)（Big Data）

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相對應(yīng)的概念，它是一個數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在開放系統(tǒng)中收集、鑒別、標(biāo)識數(shù)據(jù)，并建立數(shù)據(jù)庫，通過參數(shù)、模型和算法來組合和優(yōu)化多維和海量數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)操作和經(jīng)營決策提供依據(jù)，并實現(xiàn)部分自動化控制和操作。因為它是在完全開放的系統(tǒng)中運作，因此主要用于大田農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的操作和經(jīng)營。

3.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（Precision Farming）

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是建立在農(nóng)機硬件基礎(chǔ)上的執(zhí)行和操作系統(tǒng)。它主要是以農(nóng)機的單機硬件為基礎(chǔ)，配以探測設(shè)備和智能化的控制軟件，以實現(xiàn)精準(zhǔn)操作，變量控制（包括變量播種、變量施肥、變量噴藥等），無人駕駛，以及最佳的工作環(huán)境和場景適配。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)強調(diào)的是（單體）設(shè)備和設(shè)施操作的精準(zhǔn)和智能化控制，是硬件+軟件。

4.智慧農(nóng)業(yè)（Smart Agriculture）

智慧農(nóng)業(yè)是建立在經(jīng)驗?zāi)Ｐ突A(chǔ)之上的專家決策系統(tǒng)，其核心是軟件系統(tǒng)。智慧農(nóng)業(yè)強調(diào)的是智能化的決策系統(tǒng)，配之以多種多樣的硬件設(shè)施和設(shè)備，是系統(tǒng)+硬件。智慧農(nóng)業(yè)的決策模型和系統(tǒng)可以在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2016年，谷歌旗下Deep Mind的Alpha Go橫空出世，把人工智能為（AI）的決策水平提高到一個前所未有的高度，讓人們認(rèn)識到人空智能發(fā)展的提速和廣闊的前景，也為數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展注入了強心針。

由于數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展還處于早期階段，對于其核心的組成部分以及各個部分的理解還有不少歧義，因此，概念被用錯和被混為一談的事情經(jīng)常發(fā)生。

數(shù)字農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展前景雖然非常富有吸引力，但是由于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)涉及的品類和品種繁多，生產(chǎn)過程漫長和復(fù)雜，不可控因素多，變量多，因此數(shù)字農(nóng)業(yè)從單點突破到全面進(jìn)步和應(yīng)用還需要假以時日。

數(shù)字農(nóng)業(yè)的特點

1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度專業(yè)化、規(guī)?；?、企業(yè)化

美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)化是多層次的，這主要表現(xiàn)在地區(qū)專業(yè)化、農(nóng)場專業(yè)化和生產(chǎn)工藝專業(yè)化。美國大陸劃分為幾個主要的作物帶，每個作物帶中最適合一種作物的生長，如著名的“玉米帶”、“奶牛帶”等；絕大多數(shù)的農(nóng)場只生產(chǎn)一種作物，進(jìn)行大規(guī)模種植；而有的農(nóng)場只生產(chǎn)一種作物的一個品種，或只做一種作物的育種。這樣因地制宜、各有所專，達(dá)到了專業(yè)化與規(guī)?；暮芎媒Y(jié)合，形成了專業(yè)化生產(chǎn)、集約化經(jīng)營、企業(yè)化管理現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)模式。

2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系完善

美國已形成發(fā)達(dá)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后緊密銜接的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的生產(chǎn)和供應(yīng)，以及農(nóng)產(chǎn)品的收獲后的儲藏、運輸、加工和銷售等部門。他們分工明確，高效協(xié)作，在相關(guān)農(nóng)業(yè)法律體系的維護(hù)下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有序而高效。

3.農(nóng)業(yè)教育、科研和推廣“三位一體”

美國的農(nóng)業(yè)是由私人經(jīng)營的，但各級政府積極支持農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建立了富有特色的“三位一體”的農(nóng)業(yè)教育科研和推廣體系，農(nóng)學(xué)院同時承擔(dān)農(nóng)業(yè)教育、科研和推廣三項職能，使教學(xué)科研和推廣緊密地結(jié)合起來，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強大的技術(shù)推動力。

國內(nèi)數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)得到快速發(fā)展，突破了一批數(shù)字農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)一批實用的數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)品，建立了網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺。

例如農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在陜西省試點的“國家級蘋果產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)中心”，托普云農(nóng)為浙江省政府搭建的智慧農(nóng)業(yè)云平臺都是優(yōu)秀的數(shù)字農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例。

目前，在農(nóng)業(yè)數(shù)字信息標(biāo)準(zhǔn)體系、農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)、大比例尺的農(nóng)業(yè)空間信息資源數(shù)據(jù)庫、農(nóng)作物生長模型、動植物數(shù)字化虛擬設(shè)計技術(shù)、農(nóng)業(yè)問題遠(yuǎn)程診斷、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程教育多媒體信息系統(tǒng)、嵌入式手持農(nóng)業(yè)信息技術(shù)產(chǎn)品、溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)、數(shù)字化農(nóng)業(yè)宏觀監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生物信息學(xué)方面的研究應(yīng)用上，中國企業(yè)都取得了重要的階段性成果，通過不同類型地區(qū)應(yīng)用示范，初步形成了我國數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)框架和數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系、應(yīng)用體系和運行管理體系，促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。

中國農(nóng)民將是數(shù)字經(jīng)濟的受益者

未來幾年，中國農(nóng)民是否會因為數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用和普及不受益反受損呢？這是過去許多學(xué)者擔(dān)心的問題，現(xiàn)在看來，總體是利大于弊的。其實人們擔(dān)心的問題有兩個：一是技術(shù)的進(jìn)步讓無人化農(nóng)業(yè)成為可能后，農(nóng)民的工作是不是被替代了；二是數(shù)字經(jīng)濟時代，農(nóng)民是否會失去新生產(chǎn)要素的分配權(quán)。第一個問題是經(jīng)濟學(xué)問題，第二個問題屬于社會學(xué)問題。

針對農(nóng)民是否會失業(yè)的問題，我們可以從以下角度來看。中國社會已經(jīng)開始步入老齡化。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，當(dāng)前55歲以上農(nóng)村超齡勞動力的占比已經(jīng)超過34%，并且每年還有約1200萬人從農(nóng)村進(jìn)入城市，從生產(chǎn)者變?yōu)橄M者。有預(yù)測說，到2030年，中國參與種地的農(nóng)民將減少至3000萬人以下，其中超齡勞動力占比將達(dá)到一半以上。如果以日本為參照，彼時中國農(nóng)村的勞動力供給將面臨嚴(yán)峻考驗，導(dǎo)致糧食、蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品價格大幅升高。在這10年里，數(shù)字技術(shù)和無人化技術(shù)將幫助對沖老齡化帶來的壓力。

實際上極飛科技目前所開發(fā)的“無人農(nóng)場”技術(shù)并不是用來完全取代農(nóng)民的，而是將那些原來低效率的、高風(fēng)險的、重復(fù)勞動的工作交由機器來完成。比如利用無人機巡田，利用無人車噴灑農(nóng)藥，利用自動駕駛技術(shù)讓拖拉機精準(zhǔn)行駛等，賦能農(nóng)民和農(nóng)業(yè)服務(wù)組織，使其更加高效地完成工作，與此同時減少對環(huán)境的污染。

針對農(nóng)民是否會失去新生產(chǎn)要素分配權(quán)的問題，我們可以看到，實際上中國政府在經(jīng)濟發(fā)展中扮演著利益分配者的角色。西部開發(fā)、環(huán)境治理、精準(zhǔn)扶貧等帶有濃郁政治色彩的工程，實際上都是政府在通過“轉(zhuǎn)移支付”來平衡經(jīng)濟發(fā)展的差距。雖然我國在逐步開放農(nóng)產(chǎn)品市場，但棉花、糧食等基本作物的種植和收購環(huán)節(jié)還是主要由國家來調(diào)配，這意味著技術(shù)和數(shù)據(jù)等新生產(chǎn)要素的分配權(quán)，主要掌握在政府手中。比如，農(nóng)業(yè)無人機的補貼政策可以直接影響無人機技術(shù)在農(nóng)村的推廣速度和滲透率。

另一方面，新生產(chǎn)要素的特性，使得農(nóng)業(yè)服務(wù)的可貿(mào)易性大大提升。原來本地化的農(nóng)業(yè)服務(wù)，未來都可以通過5G、AR、VR等技術(shù)輸出到其他地方。網(wǎng)絡(luò)直播和線上旅游讓消費者和農(nóng)民的距離縮短，一個農(nóng)民甚至可以同時管理不同緯度的農(nóng)場，實現(xiàn)全年不間斷地耕種，大幅增加收入。數(shù)字農(nóng)業(yè)服務(wù)的可貿(mào)易性還會帶來更多良性競爭，帶來技術(shù)外溢，帶來新的思維、理念和技術(shù)，使得農(nóng)業(yè)經(jīng)濟整體效率得以提升，這也是極飛科技的使命。

數(shù)字技術(shù)將使得中國農(nóng)業(yè)的整體效率得以提升，產(chǎn)生更多經(jīng)濟價值，而政府可以通過對新生產(chǎn)要素的有效調(diào)配，來實現(xiàn)技術(shù)的普惠性，從而讓農(nóng)民受益。

中國將會成為全球數(shù)字農(nóng)業(yè)的中心

2020年極飛科技年度大會上，我曾表達(dá)過，中國很有可能成為全球數(shù)字農(nóng)業(yè)的中心，主要條件有四個：

一是全面的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；

二是強大的工業(yè)制造能力；

三是完善的城鄉(xiāng)供應(yīng)鏈體系；

四是國家的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型支持。

要發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，首先要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化，要實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，以上這四個方面的前提缺一不可。十年內(nèi)，能夠滿足這四個條件的國家也只有中國。

除了以上四個供給側(cè)的條件外，消費者能力的增長也是重要驅(qū)動力。2020年，在全世界都受到疫情重創(chuàng)的形勢下，中國經(jīng)濟依舊實現(xiàn)了常態(tài)化增長。一方面體現(xiàn)了國家防疫體系的韌性，另一方面也展示出城市化和消費升級帶來的內(nèi)部增長動力。中產(chǎn)家庭數(shù)量不斷增加，國人健康意識的提高，網(wǎng)紅明星達(dá)人的引導(dǎo)和推流……這股力量將持續(xù)拉動供給側(cè)能力的升級，不斷對農(nóng)產(chǎn)品提出質(zhì)和量的需求，帶動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級。

據(jù)華為《聯(lián)網(wǎng)農(nóng)場》數(shù)據(jù)，2020年全球數(shù)字農(nóng)業(yè)的市場規(guī)模約為1800億人民幣，中國約為200億人民幣，占比13%。從數(shù)字農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域看，2020年自動導(dǎo)航農(nóng)機、精準(zhǔn)牲畜飼養(yǎng)設(shè)備、收成檢測設(shè)備和農(nóng)業(yè)無人機，合計占全球數(shù)字農(nóng)業(yè)市場比重達(dá)55%。按照這一趨勢來看，數(shù)字農(nóng)業(yè)的第一波浪潮會出現(xiàn)在數(shù)字化農(nóng)業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。這也意味著，能夠為全世界提供這些設(shè)備的國家將是這個浪潮的制造者。

無論在發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，農(nóng)民都是對成本非常敏感的群體，農(nóng)業(yè)技術(shù)和農(nóng)機設(shè)備的普及在很大程度上取決于其投資回報周期。根據(jù)極飛科技的調(diào)研數(shù)據(jù)，當(dāng)前發(fā)達(dá)國家農(nóng)場平均規(guī)模都超過600畝，其制造的農(nóng)機價格普遍高于發(fā)展中國家的2~3倍，更適用于較大規(guī)模的農(nóng)場和市場化的作物生產(chǎn)中。發(fā)展中國家如中國、印度、拉美和東南亞國家等，農(nóng)場規(guī)模通常小于100畝，大型農(nóng)機的回報周期遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家。當(dāng)前中國在IT產(chǎn)品、農(nóng)機設(shè)備制造等領(lǐng)域的優(yōu)勢非常明顯，從產(chǎn)品制造能力上遠(yuǎn)超印度和東南亞國家，在產(chǎn)品制造效率和成本上也大幅優(yōu)于歐美國家。

在應(yīng)用層面，中國已經(jīng)成為全球最大的農(nóng)業(yè)無人機應(yīng)用國。2020年中國約有1.5億畝耕地使用了植保無人機和遙感無人機作業(yè)，占全國耕地面積的8.3%，超過日本無人機作業(yè)面積的100倍。與此同時，幫助農(nóng)田提升管理效率的數(shù)字化平臺也越來越普及。就像當(dāng)年工業(yè)管理軟件進(jìn)入工廠，給制造業(yè)帶來巨大效率提升一樣，農(nóng)業(yè)數(shù)字化管理平臺的威力也在逐漸凸顯。以極飛科技、華為、大禹節(jié)水、新希望等為代表的新一代中國農(nóng)業(yè)科技企業(yè)，將成為推動全球數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用和普及的主力軍。