國(guó)外智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程

世界各國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程基本是：從以體力和畜力勞動(dòng)為主農(nóng)業(yè)1.0階段，到以農(nóng)業(yè)機(jī)械為主要生產(chǎn)工具的農(nóng)業(yè)2.0階段，再到以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程自動(dòng)化裝備支撐的農(nóng)業(yè)3.0階段，最后達(dá)到以無(wú)人化為主要特征，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能為主要技術(shù)支撐的全要素、全鏈條、全產(chǎn)業(yè)、全區(qū)域的智能農(nóng)業(yè)階段，即農(nóng)業(yè)4.0階段。世界范圍內(nèi)，智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展方興未艾。發(fā)達(dá)國(guó)家在此方面的研究和應(yīng)用更是早于我國(guó)，目前已根據(jù)自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)開(kāi)創(chuàng)了不同的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，并取得了階段性成果，充分發(fā)揮了智慧農(nóng)業(yè)高效率、高收益的特征。

第一階段：萌芽期20世紀(jì)70年代末，以美國(guó)為代表的歐美國(guó)家率先開(kāi)始了農(nóng)業(yè)信息化的應(yīng)用研究，專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)始在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域萌芽。采用適宜的知識(shí)表示技術(shù)和推理策略，運(yùn)用多媒體技術(shù)并能以信息網(wǎng)絡(luò)為載體，向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供咨詢服務(wù)，指導(dǎo)科學(xué)種田，在一定程度上代替農(nóng)業(yè)專(zhuān)家，對(duì)于提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、提高農(nóng)業(yè)管理的智能化決策水平具有重要意義。美國(guó)Illinois大學(xué)開(kāi)發(fā)了第一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)：大豆病害診斷專(zhuān)家系統(tǒng)。

最初開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)主要是面向農(nóng)作物的病蟲(chóng)害診斷，20世紀(jì)80年代中期至80年代末，農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)從單一的病蟲(chóng)害診斷轉(zhuǎn)向生產(chǎn)管理、經(jīng)濟(jì)分析決策、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售管理等。在相繼開(kāi)發(fā)的專(zhuān)家系統(tǒng)中，最成功的是美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)中心作物模擬所研發(fā)的棉花管理專(zhuān)家系統(tǒng)，能為農(nóng)場(chǎng)提供灌溉、施肥、使用脫葉劑和棉桃開(kāi)裂的最佳方案。

第二階段：快速發(fā)展期20世紀(jì)90年代，人工智能在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)入快速發(fā)展期。專(zhuān)家系統(tǒng)領(lǐng)域涌現(xiàn)許多成果，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中取得較大進(jìn)展。在農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)、農(nóng)產(chǎn)品加工、植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物病蟲(chóng)害檢測(cè)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等方向均涌現(xiàn)了大量研究成果。

第三階段：規(guī)模應(yīng)用期21世紀(jì)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智慧化已進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用期。美國(guó)大農(nóng)場(chǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備技術(shù)的采用率高達(dá)80%。有100余個(gè)農(nóng)業(yè)電子信息收集點(diǎn)為全美農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)提供最新的農(nóng)資交易信息和農(nóng)業(yè)科研信息。在智能灌溉方面，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)收集土壤成分?jǐn)?shù)據(jù)及其他環(huán)境要素來(lái)減少水的浪費(fèi)；利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物病蟲(chóng)害等信息，幫助農(nóng)場(chǎng)主及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施；農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝自動(dòng)導(dǎo)航、傳感設(shè)備，方便操作及信息獲取、進(jìn)行決策；糧倉(cāng)自動(dòng)化管理，可遠(yuǎn)程管理玉米、種子等散裝貨物庫(kù)存。預(yù)計(jì)到2020年，美國(guó)平均每個(gè)農(nóng)場(chǎng)將擁有50臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備。

另外，采摘機(jī)器人在日本、美國(guó)、荷蘭等國(guó)家已有初步應(yīng)用。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)用于品種分類(lèi)鑒別取得更大進(jìn)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)水果分級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)[1]。農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)已應(yīng)用在農(nóng)田植被數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、農(nóng)田土壤分析及規(guī)劃、農(nóng)田噴灑等多個(gè)方面[1]。在日本，人工光植物工廠被用于蔬菜的商業(yè)化生產(chǎn)，每年每單位面積銷(xiāo)售量大約是露地生產(chǎn)的100倍，截止2012年12月，日本商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的植物工廠已經(jīng)超過(guò)120家。

我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)實(shí)踐表明，智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中的必然趨勢(shì)。我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭，但整體上還屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的概念導(dǎo)入期和產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成階段。

第一階段：萌芽期

20世紀(jì)80年代，我國(guó)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)始起步，雖起步較晚，但發(fā)展很快，主要包括施肥專(zhuān)家咨詢系統(tǒng)、栽培管理專(zhuān)家系統(tǒng)等，涉及作物栽培、品種選擇、育種、病蟲(chóng)害防治、生產(chǎn)管理、節(jié)水灌溉、農(nóng)產(chǎn)品評(píng)價(jià)等方面。

第二階段：快速發(fā)展期

1996~2005年間，我國(guó)系統(tǒng)開(kāi)展了以農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)為核心的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用示范工程。全國(guó)共研發(fā)出5個(gè)農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，超過(guò)70個(gè)應(yīng)用框架，超過(guò)200個(gè)本地化農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)，涉及糧食、果樹(shù)、蔬菜、畜牧、水產(chǎn)等不同農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，形成了我國(guó)特有的電腦農(nóng)業(yè)，全面推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)智能信息技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

第三階段：規(guī)模應(yīng)用期

我國(guó)將計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于水果等的檢測(cè)分級(jí)雖相對(duì)較晚，但由于借鑒了國(guó)外的研究成果，發(fā)展速度較快。自2008年無(wú)錫漢和第一架植保無(wú)人機(jī)面試以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來(lái)，主要應(yīng)用于土壤濕度監(jiān)測(cè)、農(nóng)田噴灑、植被覆蓋度的監(jiān)測(cè)等方向。

2009年感知中國(guó)目標(biāo)提出后，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)人機(jī)開(kāi)始迅速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、空間信息技術(shù)、智能裝備技術(shù)開(kāi)始進(jìn)行深入融合。我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化已經(jīng)由起步階段進(jìn)入快速推進(jìn)階段，農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的要求更加迫切，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式逐漸向集約化生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)、社會(huì)化服務(wù)、市場(chǎng)化運(yùn)作、信息化管理轉(zhuǎn)變，這些變化都迫切需要現(xiàn)代信息技術(shù)的支撐。農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的應(yīng)用將從單項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用向綜合集成技術(shù)應(yīng)用過(guò)渡，以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)將為農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化的發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)勁的推動(dòng)力。

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