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(dòng)規(guī)劃，智能搜索，智能控制，機(jī)器人，語(yǔ)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(jī)器人智能探測(cè)土壤探測(cè)病蟲害氣候?yàn)?zāi)難預(yù)警等智能識(shí)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(shí)，減少了農(nóng)藥和化肥的使用國(guó)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(guó)最為先進(jìn)和成熟1978年，美國(guó)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(guó)約翰迪爾公司(JohnDeere)是全球最大的農(nóng)業(yè)機(jī)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(jī)器人可以智能除草灌溉施肥和噴藥。我國(guó)人工智能的發(fā)展在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也取得了重大進(jìn)步我國(guó)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(gè)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(guó)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，國(guó)家自然科學(xué)基金委科技部農(nóng)業(yè)部和許多省級(jí)部門都相繼開展了相關(guān)的攻關(guān)課題;2017年7月，國(guó)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(chǎng)智能化植物工廠智能牧場(chǎng)智能漁場(chǎng)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(dòng)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(yíng)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(duì)農(nóng)業(yè)的深度改造，到顛覆農(nóng)業(yè)的傳統(tǒng)營(yíng)銷模式，再到互聯(lián)網(wǎng)公司跨界進(jìn)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(lái)，我國(guó)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(guó)外發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，在農(nóng)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用美國(guó)從2012年強(qiáng)調(diào)大數(shù)據(jù)研究與發(fā)展計(jì)劃，2013年強(qiáng)調(diào)從數(shù)據(jù)到知識(shí)再到行動(dòng)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(jìn)行分析，最終建成實(shí)現(xiàn)共享的體系結(jié)構(gòu);美國(guó)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(cè)數(shù)據(jù)以及農(nóng)作物的根部檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為人們提供自然災(zāi)害的有力預(yù)測(cè)和作物生長(zhǎng)的良好建議;日本宮崎縣通過(guò)傳感器等終端采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析和管理，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn);英國(guó)的SilentHerdsman專注于牧場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)，通過(guò)給奶牛脖子上佩戴監(jiān)測(cè)設(shè)備，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)奶牛生長(zhǎng)狀況與行為。
大數(shù)據(jù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也已涉及到多個(gè)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(cè)方面取得了實(shí)質(zhì)性的成就早在1998年，中國(guó)科學(xué)院就已經(jīng)運(yùn)用3S(GPSGISＲS)技術(shù)，進(jìn)行農(nóng)作物的大面積測(cè)產(chǎn)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的評(píng)估，隨著大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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(duì)氣象災(zāi)害評(píng)估的準(zhǔn)確性，促進(jìn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施;2014年，中國(guó)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(duì)基因組測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，相比傳統(tǒng)的育種手段，節(jié)省了大量的時(shí)間成本;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)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(tuán)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)建設(shè)，運(yùn)營(yíng)全國(guó)首個(gè)互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)小鎮(zhèn)在海口秀英區(qū)石山鎮(zhèn)正式啟動(dòng)建設(shè)，它運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)+的理念思維和技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)的信息，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)與評(píng)估;同時(shí)運(yùn)用大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)，及時(shí)地反饋信息，有助于更加精準(zhǔn)地解決農(nóng)業(yè)問(wèn)題，如在預(yù)防病蟲害方面，可降低自然災(zāi)害帶來(lái)的損失，極大地提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。我國(guó)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(lái)越普及和商業(yè)化，同時(shí)，由于研究的向前推進(jìn)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)也將在各個(gè)領(lǐng)域取得越來(lái)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(shí)代的到來(lái)，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(lái)的優(yōu)越性由此可見。有了新型的信息技術(shù)支持，機(jī)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(jī)器人機(jī)器視覺、指紋識(shí)別、視網(wǎng)膜識(shí)別、虹膜識(shí)別、掌紋識(shí)別等技術(shù)也應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
美國(guó)愛荷華州的發(fā)明家DavidDorhout研發(fā)的智能播種機(jī)器人，可以通過(guò)探測(cè)裝置獲取土壤信息，然后通過(guò)算法得出最優(yōu)化的播種密度且自動(dòng)播種;佛羅里達(dá)大學(xué)進(jìn)行了橙子采摘機(jī)器人的研究，甜橙采摘機(jī)器人采用2個(gè)相對(duì)獨(dú)立有不同功能特點(diǎn)同時(shí)又能相互配合無(wú)間的機(jī)器人，第1個(gè)機(jī)器人負(fù)責(zé)尋找和發(fā)現(xiàn)各個(gè)甜橙的位置并計(jì)算最有效率的采摘路徑，第2個(gè)機(jī)器人負(fù)責(zé)在不損壞甜橙樹的情況下得到果實(shí);德國(guó)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(shí)土壤中潛在的缺陷和營(yíng)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(shí)將圖像辨識(shí)應(yīng)用APP透過(guò)用戶的智能型手機(jī)鏡頭拍攝可能缺陷的圖像來(lái)進(jìn)行識(shí)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(cè)，精度高達(dá)95%;以色列的AI創(chuàng)業(yè)公司Prospera為農(nóng)民和農(nóng)場(chǎng)開發(fā)了許多智能工具來(lái)提升農(nóng)作物的健康狀況并優(yōu)化農(nóng)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的手段，如用計(jì)算機(jī)視覺和人工智能來(lái)幫助農(nóng)民分析收集來(lái)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況，運(yùn)用近距離攝像機(jī)和云服務(wù)來(lái)收集分析農(nóng)民需要的信息，利用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，分析幫助農(nóng)民預(yù)測(cè)產(chǎn)量，并通過(guò)其他方式來(lái)彌補(bǔ)預(yù)期損失;1987年世界上第1臺(tái)農(nóng)用無(wú)人機(jī)出現(xiàn)在日本，目前日本擁有2400多架己注冊(cè)的農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)，操作人員有14000余人，成為世界上農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴藥第一大國(guó);與此同時(shí)，美國(guó)俄羅斯加拿大韓國(guó)等國(guó)的農(nóng)用無(wú)人機(jī)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(guó)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(jī)器人，最突出的長(zhǎng)處就是可采用雙目立體視覺在果園中對(duì)果實(shí)進(jìn)行定位，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，對(duì)采摘作業(yè)路徑進(jìn)行自主規(guī)劃，最后伸出機(jī)械臂末端的擬人夾指來(lái)采果子，由于末端的執(zhí)行器具有一定通用性，因此可對(duì)荔枝柑橘黃瓜等多類瓜果進(jìn)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(duì)20072010年14個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)展程度指標(biāo)進(jìn)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(píng)價(jià)體系，對(duì)遼寧的各地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià);我國(guó)在無(wú)人機(jī)研究與應(yīng)用方面發(fā)展雖起步較晚，起初主要是依靠國(guó)家資助，一些科研院所高校進(jìn)行農(nóng)用無(wú)人機(jī)的研究，但近年來(lái)我國(guó)己日益重視農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展及研究，截至2015年底，我國(guó)己有3000多臺(tái)農(nóng)用無(wú)人機(jī)投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，飛控手的人數(shù)己超過(guò)2500人，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)有400多家，我國(guó)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展前景很好，21世紀(jì)必將是我國(guó)農(nóng)用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的春天。
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