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李建军:智慧农业是颠覆性的现代农业创新

作者: 李建军,中国农业大学人文与发展学院教授、北京市科协前沿科技伦理与公共政策智库基地负责人、首席专家 发布日期:2020-06-28
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2020年中央一号文件指出,要加强现代农业设施建设,依托现有资源建设农业农村大数据中心,加快物联网、大数据、区块链、人工智能、第五代移动通信网络、智慧气象等现代信息技术在农业领域的应用。近日,中央网信办、农业农村部、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《关于印发〈2020年数字乡村发展工作要点〉的通知》,明确提出要加快构建以知识更新、技术创新、数据驱动为一体的乡村经济发展政策体系,加快以信息化推进农业农村现代化。

以智慧农业为代表的新一轮农业技术革命

自2000年以来,互联网、大数据、云计算、人工智能、无人机和机器人等新兴技术在农业中的应用和集成创新,正在彻底改变现代农业的总体图景,推动新一轮的农业新技术革命。智慧农业、数据农业和精准农业等新术语被用来概念化这场农业新技术革命的总体特征。诸多研究文献通常将这场新技术革命视为继植物育种和遗传学革命之后出现的又一次农业绿色革命,强调其对农业生产、食品供给和社会生活的全方位影响,预言其将彻底改变现代农业的生产经营方式、资源开发与管理模式,使农业生产经营活动进入智能化、集约化、高效化和个性化发展阶段,进而从根本上改变我们对农业、食品和自然的理解与文化观念,改变与农业和食品相关的社会组织体制和管理模式。

20世纪60年代出现以矮秆品种为代表的第一次绿色革命,通过育种技术创新和化肥、农药等技术创新成果的集成应用,大幅度增加了粮食单产,缓解了全球人口急剧增长与粮食生产能力不足、食品短缺与饥荒等最为迫切的现实问题,并因此强化了以科技创新增加粮食生产和食品供给的生产主义主导的农业范式。但这种农业范式在创造诸多现代农业奇迹和发展神话的同时也产生了诸多严重的负外部性问题,如环境污染、水土资源流失、农业生物多样性减少等,让农业的可持续发展成为更值得关注的重大问题。

20世纪80年代后期出现的以动植物转基因技术创新为核心的第二次绿色革命,虽然预示着粮食增产和投入品减少等巨大潜力,但也因其可能存在的生态风险、食品安全和商业操控等种种问题,并未形成专家们所预期的美好结果。而基于数据科学、人工智能和生物科技等新兴技术与农业的深度融合,则可能结合生产性更高的农作物品种和基于数据的决策支持系统来实现农业的综合性集成管理,打造系统性的可持续、集约化的农业新范式,形成大幅度提供农业生产力、资源利用效率和实现农业可持续性的综合性解决方案,以产生更好的经济效益、生态效应和社会效果。

基于对农业新技术革命影响的前瞻性预判,全球转基因种业巨头孟山都早已调整公司战略目标,谋求在传统农化产品、种子和基因性状业务的基础上成为全球农业数据科学和服务领域的领导者。2012年,孟山都收购美国伊利诺伊州擅长进行土壤数据分析的农业种植技术开发公司;2013年,再次收购精准农业领域中的主力军意外天气保险公司,谋求强化其通过数据分析提升肥料、种子、杀虫剂、土壤和水资源利用效率最大化的服务能力。2016年3月,孟山都在美国圣路易斯正式发布2016年度研发产品线,其中不仅涵盖作物育种、生物技术、化学、生物制剂,还包括数据科学等公司研发平台。

智慧农业将为全球农业提供全新的集成性综合解决方案

随着全球人口增长、全球消费者对食品需求的增加和质量品种的关注,资源短缺问题以及气候变化对农业生产经营活动的多层面影响日益凸显,全球农业生产正逼近生态极限,迫切需要全新的集成性的综合解决方案。智慧农业必将成为下一次农业革命的生长点。

智慧农业的关键技术包括物联网、大数据、云计算等使能性技术,通过收集土壤、气象和动植物相关的巨量数据来对整个农业生产经营过程进行智慧化管理,以精准高效地利用水肥资源和动植物生产潜能,实现农业绿色发展和高质量发展。智慧农业是数据科技创新的新场景,其与农业经济的深度融合不仅会整体改写农业创新的新范式,而且将引发使用数据分析平台、云连接和多个数据分层模型的数据革命,成为数据科学、人工智能和区块链等新兴技术创新的新动能。世界主要农业创新国家及其商业机构正在通过各种科技创新计划探索将物联网、大数据等新兴技术手段导入农业新战略,以期通过“新一轮绿色革命”探索精准种养业的新模式和新业态,改变农业经营和食品生产方式。

智慧农业是通过综合应用包括计算机和移动终端、云计算、互联网、物联网、大数据等现代信息通信技术,自动、精准、高效地收集、提取并加工农业大系统的数据,借助于机器学习等人工智能技术快速形成知识体系,实现优质高效、节能环保、生态安全的现代化农业生产目标。基于大数据平台之上的集约化农业生产经营体系,让各类数据“孤岛”相互联通,形成可持续发展的综合效益。智慧农业起始于农业机械的信息化,实现的技术手段和基础平台也有赖于信息技术和数据科学的不断突破,但其创新发展的根本却在于对动植物生产与水土资源、环境之间的复杂关系和生态联系的理解,这是巨量农业数据能否成功转化为农业创新资源和智慧农业实践的知识基础和关键所在。

智慧农业作为技术密集型的集约化的农业创新体系,需要信息基础设施和数据技术手段支撑,更需要农业科学和生态科学的基础研究和理论突破。智慧农业作为数据科技创新与农业经济深度融合的产物,其创新发展的重要动力有赖于数据科技与农业科学、生态科学、基因科技技术、农业经济和社会科学知识与理论的集成整合,只有与个体动植物的基因组学、转录组学和微生物群等分子信息结合时,新颖的机器学习和数据挖掘技术才可能促进精准农业目标的实现。推动智慧农业科技创新必须重视跨学科、跨行业的知识交流和技术集成,也必须重视跨学科、复合型农业人才的培育和基于数据科学的农业推广服务体系的建设。

智慧农业创新生态对实施者和管理者提出新要求

智慧农业提供了以更少的投入生产更多产品的技术解决方案,将增强食品安全和植物健康,使耕作方式更可持续,进而引发更广泛的社会变革。智慧农业影响农户和农业生产经营者的田间和养殖场的作业习惯,催生新的农业生产经营模式,因而需要智慧农业创新者和管理者具备技术技能、管理经验和生态与环境意识,高度关注并尊重智慧农业创新生态的多样性。智慧农业创新生态既可能包括基于人工智能、云计算和机器人技术形成的地区性的“大型”智慧农业综合体,也可能包括由农户或乡村社区主导的“小型”智慧农业技术体系等多种形态,它们都可能成为具有适应性和独特作用的可持续的智慧农业选项和创新网络。我们只有尊重智慧农业创新生态的多样性,以及各种智慧农业系统的共生关系,才可能真正以负责任的创新态度,为构建人与自然和谐共生的现代化奠定稳健而可靠的物质和技术基础。

智慧农业正在成为新一轮农业技术革命的引爆点,其革命性影响正在逐渐超出农业领域,对乡村社会发展、城乡关系以及食品供应链和价值链等产生多层面影响,甚至改变农业的性质以及农民和作物与牲畜的关系,并要求我们重构农业与自然生态系统的关系。智慧农业创新的推动者和管理者必须树立高度的社会责任感,自觉践行负责任的智慧农业创新,通过各种策略包括前瞻性预判和情景构建评估智慧农业技术创新对各种规模的农场、农业生产和食品供应链与价值链,以及对乡村社区和城乡关系的整体影响,系统考虑智慧农业创新的包容性和公平性问题,以使智慧农业创新能够应对各种挑战并具有适用性和可持续性。

来源:人民论坛,http://www.rmlt.com.cn/2020/0605/582633.shtml 发表时间:2020年6月28日