日前，由清华大学主办的“清华三农论坛”在北京举办。本次论坛以“统筹新型城镇化和乡村全面振兴”为主题，深入贯彻落实中央农村工作会议精神，锚定建设农业强国目标，学习运用“千万工程”经验，探讨有力有效推进新型城镇化与乡村全面振兴有机结合的实践路径。论坛邀请了中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江做现场报告。他从信息获取、数据利用、高端智能农机装备、智慧农场四个维度为与会人员介绍了我国智慧农业发展情况。

赵春江介绍，农业传感器是智慧农业获取信息之源。在全球农业传感器产业布局中，北美占43.3%，欧洲占29.7%，日本占19.8%，而中国只占4.2%。中国每年进口大约600万只高端农业传感器，耗资约460亿元。中国农业传感器制造业相对较弱，存在许多卡点。比如，在农产品加工中，中国尚未能制造与低温高压食品加工技术相关的高质量传感器，全球仅有德国具备生产此类传感器的能力。目前传感器在我国农业育种、种养殖、加工等全环节中的需求均较为强烈。在育种方面，利用传感器可构建多尺度、多维度、高通量的作物“室内—温室—田间”全链条表型数据获取技术装备体系，有利于提高作物育种质量；在环控方面，利用传感器监测甲烷、氨气、硫化氢气体，有利于动物健康生长；在农业测土配方施肥中，利用传感器进行现场检测土壤，可节省时间和资金成本。目前，传感器技术正在经历利用激光光谱替代声学光谱的重大变革，提高了对微量气体的传感能力，实现了甲烷、氨气、硫化氢等气体的高灵敏监测，能把灵敏度精度提高到两个数量级。

在农业大数据利用方面，赵春江指出，由于我国农业具有地域性、季节性、多样性、周期性等特征，农业农村的大数据体量浩大、模态繁多、生成快速、时空属性显著。目前，农业农村的数据量大约是8000个PB（1PB=1048576GB），并以每年34%的速度增长。“这些大数据可用于发现对象之间的客观规律，构建基于人工智能和机器学习的知识服务模型，通过构建云平台知识图谱，提供以知识为基础的服务，准确服务农业和农民。”赵春江说，“利用大数据智能分析，可解决当前产业发展中面临的诸多问题。例如，利用农业跨媒体数据挖掘和深度学习，可以进行作物病害图像识别和自动诊断。可低成本获取动物行为视频，开展畜禽面部外貌、纹理、面部特征识别与分析，可进一步提高分析精度与准确度，如当前多角度猪脸识别准确率可以达到97.66%。”

赵春江表示，智能农机装备是智慧农业发展的重要支撑，是把人从繁重的农业劳动生产中解放出来的主要工具。“中国已经攻克了300马力以上的大型智能化农机装备研制瓶颈，并研发了一批适合丘陵山区的高效、绿色、智能型机械，破解了丘陵山区‘无机可用’的难题。”赵春江介绍，“近年来，中国一拖自主研制了国内首台400马力无级变速拖拉机——东方红LW4004，电动拖拉机、氢能源拖拉机、油电混合动力拖拉机新型动力拖拉机等我国企业自主研发的高端绿色智能农机也相继问世。”随着基于北斗的农机自动导航与作业精准测控关键技术趋于成熟，面向复杂作业场景的，具有精准感知、自主决策、智能控制与自动执行能力的多自由度自主作业装备研制突飞猛进，据赵春江介绍，国家农业信息化工程技术研究中心国内首创的“采—收—运”一体式果园多臂采摘机器人，采摘作业空间覆盖率≥85%，成功采收率≥80%，采摘综合效率≥800果/小时（人工的5倍），综合性能与国外产品相当。

近几年，智慧农场是热门话题。智慧农场是先进智能技术、工业技术和工程科技等高度集成，实现农业全程高效无人化的农业生产方式，对解决劳动力短缺具有重大意义。据赵春江介绍，2017年，世界著名农业机器人专家、英国哈珀亚当斯大学Blackmore教授发布了1公顷大麦从种植到收获全程无人参与的研究成果，震惊世界，使无人农场迅速成为国际现代农业科技前沿。智慧农场关键技术主要包括：复杂环境下自主感知与理解技术、行为决策与轨迹规划技术、自主导航与定位技术、多场景自主技能学习与智能控制技术、无人集群协同控制与自然人机交互技术、自然人机交互技术等。“目前，我国智慧农场的发展重点应包括两方面。一是构建农田智能信息感知技术体系，深入开展基于视觉和激光雷达的农田地块边界、田间障碍物感知等农机自动驾驶与自主行走环境感知技术研究；二是要建设露天蔬菜无人农场，重点突破无人化农机路径规划算法、路径跟踪控制、多机协同路径规划与主从协同控制等决策模型构建。”赵春江说。

现代农业发展已经由机械化向数字化、自动化、智能化过渡，智慧农业正在将数字科技和先进的工业技术整合到农业中去，极大地提高了农业技术水平和效率。赵春江指出，未来，智慧农业无人作业系统将形成播种（深松翻地、平地、播种）、管理（精量施肥、中耕、除草）、收获（协同收获、产量估测）全环节、全过程的闭环应用与发展，并将助推新农业生产模式的创造，比如无人化垂直植物工厂。“要立足大食物观，充分发挥数字科技的赋能增效作用，向森林要食物，向江河湖海要食物，向设施农业要食物”。赵春江说。