農(nóng)業(yè)4.0：每株植物都能獲得數(shù)字生命

人類社會幾千年發(fā)展歷程中，農(nóng)業(yè)一直處于核心地位，是一切生產(chǎn)發(fā)展要素的源泉。每一次工業(yè)革命的成果，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域都成為非常重要的應(yīng)用場景，并伴隨先進科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用不斷實現(xiàn)迭代和技術(shù)革命。當前在工業(yè)4.0大背景下，應(yīng)如何理解和做好農(nóng)業(yè)數(shù)字化升級，迎接農(nóng)業(yè)4.0時代到來？

數(shù)字農(nóng)業(yè)鏈接“一網(wǎng)統(tǒng)管”

在數(shù)字化時代，數(shù)字技術(shù)極大地改變了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式和經(jīng)營方式，并具有廣闊的發(fā)展前景。數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：遠程遙感技術(shù)、精準農(nóng)業(yè)技術(shù)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)、數(shù)字農(nóng)業(yè)信息服務(wù)。這些數(shù)字化技術(shù)不僅可以降低農(nóng)民的勞動強度，同時還可提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量。

當前，中國數(shù)字農(nóng)業(yè)市場分為市場生態(tài)端數(shù)字化、平臺端數(shù)字化、生產(chǎn)端數(shù)字化三個層面。

市場生態(tài)端數(shù)字化主要包括電商、溯源系統(tǒng)、冷鏈運輸、植物二維碼知識庫、農(nóng)產(chǎn)品規(guī)格標號尺寸數(shù)字化，以及將農(nóng)產(chǎn)品送到消費者手中的平臺，相當于幫助農(nóng)戶將農(nóng)產(chǎn)品與消費者通過數(shù)字化平臺連接起來，將新鮮的產(chǎn)品送到消費者手中。

平臺端數(shù)字化，主要針對縣域或設(shè)定區(qū)域的基本農(nóng)田進行管理統(tǒng)計，包括水果、蔬菜、糧食種植的數(shù)據(jù)管理，農(nóng)資、保險、貸款、自然災(zāi)害、病蟲害等數(shù)字化管理。這些海量數(shù)據(jù)在政府層面可以鏈接“一網(wǎng)統(tǒng)管”之類的政府管理平臺。

生產(chǎn)端數(shù)字化，主要涵蓋土壤溫濕度、PH值、電導(dǎo)率值、各種磷鉀氮肥力等數(shù)據(jù)，空氣大氣壓、溫濕度、PM2.5等數(shù)據(jù)，種植地域氣象數(shù)據(jù)，尤其是未來晴雨溫度等數(shù)據(jù)，以及植物本身的病蟲害、長勢、葉面反應(yīng)的水分飽和度，肥力缺失度等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)采集后傳輸至云端綜合植物AI模型，進行實時云計算，然后得出精準的種植決策，并讓相應(yīng)電控設(shè)備進行智能化精準作業(yè)。

海量數(shù)據(jù)“喂養(yǎng)”數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

AI算法落地需要強大算力支撐，以及海量數(shù)據(jù)“喂養(yǎng)”。而海量數(shù)據(jù)需要硬件或者實物進行數(shù)據(jù)采集，才能形成一套農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化閉環(huán)鏈路系統(tǒng)。

首先，要建立植物的基礎(chǔ)生長模型。工作人員要根據(jù)各種傳感器采集的植物數(shù)據(jù)計算出作物在發(fā)芽期、成長期、打漿期、掛果期的供水量和施肥量。

其次，要了解植物。通過各種傳感器識別作物的磷鉀氮肥力以及葉綠素等。

再次，要解決通訊問題。動態(tài)系統(tǒng)中的各種閥門、水泵、土壤、空氣，以及種植的植物都應(yīng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。這是全鏈路組網(wǎng)的基本要素之一，不具備全鏈路通訊，智慧農(nóng)業(yè)將無從談起。

此外，完整的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化閉環(huán)鏈路系統(tǒng)將對整個數(shù)據(jù)模型進行動態(tài)規(guī)劃。例如，在澆水時要考慮作物里面磷鉀氮稀釋情況，在施磷鉀氮等肥料時考慮澆水情況，在打農(nóng)藥時考慮環(huán)境、天氣數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)對農(nóng)作物的智能控制。

每一棵植物被精準數(shù)字化“勾勒”

實現(xiàn)閉環(huán)農(nóng)業(yè)數(shù)字化系統(tǒng)，了解植物本身的狀態(tài)屬性是第一位的，其中針對植物的病蟲害、葉綠素、氮素、水分、糖分等要素的傳感器檢測，是數(shù)字化鏈路的首要步驟?？梢哉f，沒有傳感器的底層數(shù)據(jù)，AI計算無從談起。

第一代傳感器以彈簧變形、熱脹冷縮等基礎(chǔ)物理變化獲取傳感器標的數(shù)據(jù)；第二代傳感器以電化學(xué)法、電解法、電離法、霍爾效應(yīng)等物理化學(xué)基礎(chǔ)原理感知標的數(shù)據(jù)；第三代傳感器則是在前兩代傳感器的基礎(chǔ)上增加AI芯片，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行綜合計算，得到更加準確的傳感器數(shù)值。目前，采取不同分子狀態(tài)，針對光波反射不同原理升級的第四代非接觸式光學(xué)AI傳感器，屬于該領(lǐng)域開創(chuàng)性突破。該產(chǎn)品的落地使用不僅解決了“了解”植物的數(shù)據(jù)，還完善了AI模型算法的閉環(huán)數(shù)據(jù)鏈路，這是實現(xiàn)數(shù)字農(nóng)業(yè)降本增效的關(guān)鍵能力。

賦予植物數(shù)字生命，需要構(gòu)筑一個全面而完備的植物種植模型，將科技與自然相融合，為植物的生長與繁衍創(chuàng)造最理想的方案。憑借先進的植物AI種植模型，可以匯聚廣域通訊、局域自組網(wǎng)、邊緣計算、集成電路控制系統(tǒng)等多種先進技術(shù)，打造更為卓越的感知控制能力，創(chuàng)造精密感知系統(tǒng)，使每一片土地、每一棵植物都能在數(shù)字世界中得到精準勾勒，從而將種養(yǎng)殖提升至前所未有的高度。

（作者系加拿大某國際財團風(fēng)險管理資深顧問、科幻作家）