中国工程院院士汪懋华先生是我国“智慧农业”领域的先行者和权威,也是首届“智慧农业”国际研讨会的发起人、会议主席和主旨报告人。上世纪90年代中期,汪院士根据国际农业工程的发展趋势,带领团队主攻“精细农业”智能信息技术与系统集成研究这个全新领域,介绍了发达国家迅速发展中的相关工程科技与系统集成技术的研究进展,促进和直接参与组织了在我国精细农业示范应用的早期实践。近年来,结合当前世界范围内新的技术发展特点和我国农业转型升级发展的现实需要,汪院士提出积极发展我国和世界“智慧农业”的主张,被视为引领“未来农业”发展的新技术潮流。围绕“如何发展我国智慧农业”,本刊记者近日专访了汪院士。
汪懋华院士(左)在中国农业大学的办公室接受《农村工作通讯》记者采访
记 者:智慧农业是最近几年才兴起的事。它是怎么发展起来的?
汪懋华:细推起来,“智慧农业”一词是在进入新世纪第二个十年,新一代信息技术飞速发展背景下提出的引领农业可持续发展的新理念。上世纪90年代初中期,在发达国家基于信息技术推进农业生产经营信息化与可持续发展方面,提出了“Precision Agriculture”新概念。后来在我国曾被译为“精确农业”、“精准农业”。本人一直认为这一名词的中译是不确切的。它误导对农业可持续发展问题的全面认识,仅着重从技术角度去理解。个人认为宜译作“精细农业”更为确切。它是基于信息技术的现代农田精耕细作技术,它不是一种纯技术支撑的概念,而应是适应不同的农业资源、环境和社会经济发展条件,实施农业节本增效和可持续发展的技术体系;是促进由经验型、定性化为主的粗放型农业向知识型、精细化管理的现代农业经营方式转变的一种系统集成解决方案。实际上,自上世纪80年代初,微处理器、微型计算机的发展和卫星遥感、地理空间信息技术和专家系统的初始应用,导致农业科学家积极探索建立基于农业资源、环境和作物生长空间分布差异性信息的农业生产经营信息化管理体系。初期曾被简称为基于空间分布差异性的农田土壤精细化管理(Site Specific Soil Management-SSSM)和基于农田作物生长空间分布差异性的作物生产精细化管理(Site Specific Crop Management-SSCM)。90年代初海湾战争结束后,美国宣布全球卫星定位系统(GPS)民用化,为规模农业实施以农田空间资源、环境与作物生长空间分布差异性信息为基础的精细农作奠定了信息科技支撑的良好基础。此后,“精细农作”的实践成为在发达国家规模化与集约化农业推动节本、增效,实现农业可持续发展的一个主流方向。随后,许多著名农业装备企业研发出一批基于GPS定位技术和现代信息感知、处理、控制与标准化技术的农业机械装备产品进入国际市场,开发出一批信息处理软件来支持基于农田空间分布差异性信息实施变量农作控制。但即使从农田信息获取与处理技术角度看,都谈不上“准确”,而是在不同空间尺度上进行信息数据的聚类分析与农田作业的控制操作,采取技术上可行、经济上有效的调控措施。九十年代中期,发达国家提供精细农业技术支撑的许多著名农业装备厂商,开始关注开拓其先进技术产品的中国市场。当时其装备技术成果主要适合于大规模农业使用。由此也推动了中国农业工程科技与产业界开展相关技术消化吸收和基于中国国情的技术创新与成果产业化示范研究。所以说,国内“精细农业”技术体系的应用研究基本是与国际同步发展起来的。进入到新世纪的第二个十年,世界新一代信息技术发生了革命性换代的重大变化。如物联网、无线通信与泛在互联、云计算、大数据等技术受到各产业技术领域的重视。2008年末,IBM提出建设“智慧地球”的概念,并随即被美国等发达国家列为国家战略。“智慧”一词已在推进传统产业转型创新、服务业经济发展与公共服务能力建设方面广泛使用和更好为人们理解。“智慧农业”不仅需要有更快捷、准确度更高、成本更低廉和多元化信息共享服务机制的支持,还要综合不同地区农业与生物资源、环境、生态和社会经济条件进行分析,同时善于用生产管理者的智慧来利用好客观的数据信息,作出科学、节本、增效的管理决策。2013年联合国粮农组织发表了包括570页PDF格式的“气候智慧农业”专著—《CSA-Climate-Smart Agriculture》,内容涉及农用水土资源、能源、遗传资源保护与可持续利用、作物生产、畜牧养殖、林业、水产养殖系统的智慧化管理和食品供应链系统及政策、财政、灾害风险预警和能力建设等方面关于实施基于气候变化的智慧农业的详尽论述,值得加以研究。
记 者:总体来看,相对而言,智慧农业还是新事物。大家应如何认识和把握它?
汪懋华:认知智慧农业,有两个重要维度:一是技术维度。建设智慧农业系统要集成运用物联网、移动互联、云计算与大数据服务平台等获取、汇聚、处理农业生产相关的客观数据,又能和农业生产管理人员的经验与智慧的深度融合来做出生产经营管理、控制与决策;二是目标维度。智慧农业将农业生产提质增效、农民增收,实现创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,保障农产品食品安全和加快推进农业现代化作为目标。也就是说,智慧农业的深度应用,将最终实现农产品产出、农民经济收入和绿色生态维护的综合效益最大化。直白一点,智慧农业就是集成运用先进的信息技术与农业装备产品,结合管理者的知识、经验和智慧,实现对农业生产环境和生长信息的智能感知、分析、调控与智慧管理决策、为农业生产提供精细化种植、可视化管理、智能化决策的农业生产经营管理新业态。
记 者:是不是可以这样理解,智慧农业将是未来农业发展的一种新趋势?
汪懋华:在某种程度上可以认为是这样的。智慧农业的“新”体现在新一代信息技术与农业现代化的深度融合。一是提升农业水土资源的高效利用和生产投入要素结构的优化组合,提高农业劳动生产率和显著减少人力投入成本;二是生产过程受控程度更强,每个阶段都会受到严密监控和及时作出适当处理。智慧农业较传统农业有更强应对各种不确定性的能力。三是生产出的产品更加符合优质、安全要求。智慧农业由于实现“智慧”化生产,易于实施优化的过程管理,获得更高的综合效益。
记 者:智慧农业在我们国家发展情况如何?
汪懋华:总体上,智慧农业在我国还处于助推发展的早期阶段。它的前身具有“精细农业”应用发展一定的实践基础。我们国家1994年就开始组织“精细农业”相关理论探索、示范实践与产业化技术研发基础,与世界发达国家同行具有密切的合作联系。进入新世纪以来,我国北斗卫星定位与导航系统快速发展,迄今我国已成功发射了22颗北斗导航卫星,天上北斗卫星加上北斗地基增强系统,可与美国GPS 系统和俄罗斯格罗纳斯全球卫星导航系统兼容,已具备对亚太地区和一带一路主要国家提供不同精度定位服务的能力。至2020年可达到全球服务全覆盖。在具备差分校正服务地区,已可满足农地厘米级高精度实时定位导航的需求。在我国农业领域的应用技术迅速发展,如推动智慧农业的实践,大中马力拖拉机田间自动导航,联合收割机异地收获作业服务导航,农用土地管理中在划定永久性基本农田与监督管理、高标准基本农田建设规划实施、农用地分等、定级、估价规程实施,农村土地经营权确权登记与流转管理等的测绘科学技术,都迫切需要基于北斗卫星导航厘米或分米级精度的GNSS定位技术。
记 者:看来我国发展智慧农业还需要做很多工作。
汪懋华:确实如此。我国推进智慧农业发展的实践还需要克服不少困难。一是现在还没有针对智慧农业发展的顶层设计、系统性规划和相关政策安排研究;二是一些相关的技术和设备仍然受制于人;三是配套的硬件基础设施与创新平台建设滞后。就我知道,目前中国还有5万多行政村没通宽带,拥有计算机的农民家庭不足30%。据2015年7月8日发表的《中国信息社会发展报告2015》,用信息化4个指数来衡量,我国信息化发展全球排名仍位居第88位,还处于工业社会向信息社会加速转型期,到2020年整体上才能进入信息社会的初级阶段。因此,推动智慧农业发展研究与实践,要强化问题意识,坚持问题导向,注重不同地区农业、农村与农民的发展机遇与潜力,尊重基层和农民群众的首创精神,依靠基层和农民群众的智慧创造,脚踏实地、务实求真、创新发展。对支持新一代信息技术与实现农业现代化深度融合发展这一短板的认识尚待提高,相关创新研究公共服务平台建设应着力加强。
记 者:对于我国发展智慧农业,您有什么建议?
汪懋华:我国农业发展进入了新阶段,挑战与机遇并存。中央提出的“十三五”规划纲要第四篇关于“推进农业现代化”中提出:必须加快转变农业发展方式,着力构建现代农业产业体系、生产体系、经营体系,提高农业质量效益和竞争力,走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的农业现代化道路。明确提出了要“提高农业技术装备与信息化水平”的目标;“加强农业与信息化技术融合,发展智慧农业,提高农业生产力水平”。为实现上述要求,一是要做好顶层的制度设计,勾勒出我国智慧农业的发展路线图,明确应用驱动导向的发展战略,着眼于农业产业转型和结构升级需要的智慧化技术创新;二是从集成已有共性关键技术产品和多年来积累的无线传感器网络技术研究成果着手,强化智慧农业发展的技术支撑。重点是农用感知工业化产品开发及其标准化技术研究;加强自主产品研发和产业化基地建设;创新主体方面,要建立高校、科研院所和企业的产业技术联盟,协力提升多学科、多部门协同创新攻关能力。智慧农业的发展需要促进不同学科间的交叉融合,创新研究方式,跨入信息科技研究的技术前沿。加大对农业大数据的开发利用,将熟练农户积累的技术和知识数据化,从而有利于让下一代农户或农业企业继承发展。