人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
人工智能技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用農(nóng)業(yè)人工智能涉及到關(guān)鍵技術(shù)比比皆是，例如:專家系統(tǒng)，自動規(guī)劃，智能搜索，智能控制，機器人，語言和圖像理解，遺傳編程等。
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域引用人工智能技術(shù)的想法在20世紀(jì)初就已被提出最初是人工智能技術(shù)應(yīng)用于耕作播種栽培等方面的專家系統(tǒng);隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能控制技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了采摘智能機器人智能探測土壤探測病蟲害氣候災(zāi)難預(yù)警等智能識別系統(tǒng)，以及在養(yǎng)殖業(yè)中使用的禽畜智能穿戴產(chǎn)品這些技術(shù)的應(yīng)用在幫助我們提高產(chǎn)出提高效率科學(xué)飼養(yǎng)的同時，減少了農(nóng)藥和化肥的使用國際上，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代末，以美國最為先進和成熟1978年，美國伊利諾斯大學(xué)開發(fā)的大豆病蟲害診斷專家系統(tǒng)(CPLANT/ds)是世界上應(yīng)用最早的專家系統(tǒng);美國約翰迪爾公司(JohnDeere)是全球最大的農(nóng)業(yè)機械制造商，也是精細(xì)農(nóng)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，該公司的農(nóng)業(yè)智能機器人可以智能除草灌溉施肥和噴藥。我國人工智能的發(fā)展在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也取得了重大進步我國的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)始于20世紀(jì)80年代，1983年開始研制并建成了第一個專家系統(tǒng)砂姜黑土小麥?zhǔn)┓蕦＜也樵兿到y(tǒng)20世紀(jì)90年代以后，我國的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，國家自然科學(xué)基金委科技部農(nóng)業(yè)部和許多省級部門都相繼開展了相關(guān)的攻關(guān)課題;2017年7月，國務(wù)院印發(fā)了新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，明確提出:發(fā)展智能農(nóng)業(yè)建立典型農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能決策分析系統(tǒng)，開展智能農(nóng)場智能化植物工廠智能牧場智能漁場智能果園農(nóng)產(chǎn)品加工智能車間農(nóng)產(chǎn)品綠色智能供應(yīng)鏈等集成應(yīng)用示范。
人工智能已成為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力，而智能農(nóng)業(yè)是一種革命性的技術(shù)創(chuàng)新，可有效助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的合理配置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的科學(xué)管理人工智能技術(shù)向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的滲透，從對農(nóng)業(yè)的深度改造，到顛覆農(nóng)業(yè)的傳統(tǒng)營銷模式，再到互聯(lián)網(wǎng)公司跨界進入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域等方方面面，使農(nóng)業(yè)的產(chǎn)供銷體系更加緊密結(jié)合，以提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率未來，我國農(nóng)業(yè)也必將在互聯(lián)網(wǎng)的影響下走上一條智能化的發(fā)展道路。
大數(shù)據(jù)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
大數(shù)據(jù)技術(shù)在國外發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，在農(nóng)業(yè)的各個領(lǐng)域均有應(yīng)用美國從2012年強調(diào)大數(shù)據(jù)研究與發(fā)展計劃，2013年強調(diào)從數(shù)據(jù)到知識再到行動的新的伙伴關(guān)系，總之要想發(fā)展農(nóng)業(yè)，需要從數(shù)據(jù)的采集入手，然后將數(shù)據(jù)進行分析，最終建成實現(xiàn)共享的體系結(jié)構(gòu);美國加州的TheClimateCorporation公司利用農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)采集海量的氣候數(shù)據(jù)土質(zhì)檢測數(shù)據(jù)以及農(nóng)作物的根部檢測數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，為人們提供自然災(zāi)害的有力預(yù)測和作物生長的良好建議;日本宮崎縣通過傳感器等終端采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進行實時監(jiān)測分析和管理，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn);英國的SilentHerdsman專注于牧場數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測，通過給奶牛脖子上佩戴監(jiān)測設(shè)備，利用無線網(wǎng)絡(luò)，實時監(jiān)測奶牛生長狀況與行為。
大數(shù)據(jù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也已涉及到多個方面，尤其是在農(nóng)業(yè)栽培育種病蟲害防治和農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測方面取得了實質(zhì)性的成就早在1998年，中國科學(xué)院就已經(jīng)運用3S(GPSGISＲS)技術(shù)，進行農(nóng)作物的大面積測產(chǎn)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的評估，隨著大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，對遙感圖像信息的提取和分類也更加準(zhǔn)確，提高了作物品種分類的精度和對氣象災(zāi)害評估的準(zhǔn)確性，促進了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實施;2014年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院首次將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)育種方面，對基因組測序數(shù)據(jù)進行處理，相比傳統(tǒng)的育種手段，節(jié)省了大量的時間成本;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，促進了大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化中的應(yīng)用，2015年6月，由安徽朗坤集團進行頂層設(shè)計建設(shè)，運營全國首個互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)小鎮(zhèn)在?？谛阌^(qū)石山鎮(zhèn)正式啟動建設(shè)，它運用互聯(lián)網(wǎng)+的理念思維和技術(shù)，實時監(jiān)測農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物生長狀態(tài)的信息，運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長的準(zhǔn)確預(yù)測與評估;同時運用大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)，及時地反饋信息，有助于更加精準(zhǔn)地解決農(nóng)業(yè)問題，如在預(yù)防病蟲害方面，可降低自然災(zāi)害帶來的損失，極大地提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。我國在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用大數(shù)據(jù)的腳步才剛剛開始，雖然取得了一些顯著的成就，但是在某些方面，仍然存在很大不足，主要體現(xiàn)在硬件設(shè)施跟不上人才匱乏等方面。
綜上，大數(shù)據(jù)的研究已由前幾年的新鮮技術(shù)變得越來越普及和商業(yè)化，同時，由于研究的向前推進，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的人工智能機器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)也將在各個領(lǐng)域取得越來越多的成果。
人工智能與大數(shù)據(jù)集成技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，如何快速處理海量數(shù)據(jù)，智能地篩選出有效的信息成為科技改革的又一重要研究方向，人工智能在這一方面體現(xiàn)出來的優(yōu)越性由此可見。有了新型的信息技術(shù)支持，機器學(xué)習(xí)這一傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)被賦予了新的概念，成為了熱門話題，如，智能機器人機器視覺、指紋識別、視網(wǎng)膜識別、虹膜識別、掌紋識別等技術(shù)也應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
美國愛荷華州的發(fā)明家DavidDorhout研發(fā)的智能播種機器人，可以通過探測裝置獲取土壤信息，然后通過算法得出最優(yōu)化的播種密度且自動播種;佛羅里達大學(xué)進行了橙子采摘機器人的研究，甜橙采摘機器人采用2個相對獨立有不同功能特點同時又能相互配合無間的機器人，第1個機器人負(fù)責(zé)尋找和發(fā)現(xiàn)各個甜橙的位置并計算最有效率的采摘路徑，第2個機器人負(fù)責(zé)在不損壞甜橙樹的情況下得到果實;德國柏林PEAT農(nóng)業(yè)科技公司開發(fā)了Plantix的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序，可辨識土壤中潛在的缺陷和營養(yǎng)缺陷，將特定的葉子模式與某些土壤缺陷植物病蟲害和疾病產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)，同時將圖像辨識應(yīng)用APP透過用戶的智能型手機鏡頭拍攝可能缺陷的圖像來進行識別，然后向用戶提供土壤修復(fù)技術(shù)缺陷提醒及其他可能的解決方案，該軟件可以快速模式檢測，精度高達95%;以色列的AI創(chuàng)業(yè)公司Prospera為農(nóng)民和農(nóng)場開發(fā)了許多智能工具來提升農(nóng)作物的健康狀況并優(yōu)化農(nóng)場運營的手段，如用計算機視覺和人工智能來幫助農(nóng)民分析收集來的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測農(nóng)作物生長情況，運用近距離攝像機和云服務(wù)來收集分析農(nóng)民需要的信息，利用機器學(xué)習(xí)來記錄實時數(shù)據(jù)，分析幫助農(nóng)民預(yù)測產(chǎn)量，并通過其他方式來彌補預(yù)期損失;1987年世界上第1臺農(nóng)用無人機出現(xiàn)在日本，目前日本擁有2400多架己注冊的農(nóng)用無人直升機，操作人員有14000余人，成為世界上農(nóng)用無人機噴藥第一大國;與此同時，美國俄羅斯加拿大韓國等國的農(nóng)用無人機發(fā)展也較為迅速，技術(shù)體系也較為完善。
人工智能與大數(shù)據(jù)集成技術(shù)在我國的發(fā)展也是有目共睹的。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)出的智能水果采摘機器人，最突出的長處就是可采用雙目立體視覺在果園中對果實進行定位，運用數(shù)學(xué)方法，對采摘作業(yè)路徑進行自主規(guī)劃，最后伸出機械臂末端的擬人夾指來采果子，由于末端的執(zhí)行器具有一定通用性，因此可對荔枝柑橘黃瓜等多類瓜果進行作業(yè)，工作效率是人工的2倍;遼寧省應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等深度學(xué)習(xí)方法，對20072010年14個地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進展程度指標(biāo)進行訓(xùn)練，并將其應(yīng)用于建立農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展現(xiàn)狀綜合評價體系，對遼寧的各地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展現(xiàn)狀進行綜合評價;我國在無人機研究與應(yīng)用方面發(fā)展雖起步較晚，起初主要是依靠國家資助，一些科研院所高校進行農(nóng)用無人機的研究，但近年來我國己日益重視農(nóng)用無人機的發(fā)展及研究，截至2015年底，我國己有3000多臺農(nóng)用無人機投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，飛控手的人數(shù)己超過2500人，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)有400多家，我國農(nóng)用無人機的發(fā)展前景很好，21世紀(jì)必將是我國農(nóng)用無人機市場的春天。
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