她給傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)插上信息化的翅膀

“根據(jù)檢測到的當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境，提前預(yù)警可能會發(fā)生的病害和區(qū)域，精準(zhǔn)指導(dǎo)當(dāng)?shù)啬径N植。”近日，在西北農(nóng)林科技大學(xué)信息工程學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任胡瑾教授，正在與副教授王天本討論柞水木耳大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的運(yùn)行狀況。

春日勝黃金，農(nóng)時不等人。在這個春耕春管時節(jié)，胡瑾非常忙碌。多年來從事農(nóng)業(yè)人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的她，帶領(lǐng)團(tuán)隊埋首實(shí)驗(yàn)室，用計算機(jī)為農(nóng)業(yè)寫代碼，用數(shù)據(jù)建模重塑傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式，為農(nóng)業(yè)管理提供智能決策，推動智慧農(nóng)業(yè)從實(shí)驗(yàn)室走入田間地頭和生產(chǎn)應(yīng)用之中，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展注入新動能。

節(jié)本增效 讓植物自己說話

“之前都是人工進(jìn)去查看，有了這個系統(tǒng)后，我在手機(jī)上就能操作?！痹跊荜柨h淇輝蔬菜專業(yè)合作社，社員吳紅娟邊用手機(jī)操控大棚邊說。令吳紅娟贊不絕口的“系統(tǒng)”，就是胡瑾教授團(tuán)隊研發(fā)的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“設(shè)施環(huán)境高效精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)”。

淇輝蔬菜合作社目前共有40座溫室大棚，主要種植西紅柿、黃瓜、辣椒等越冬和早春茬蔬菜。2020年合作社通過學(xué)校涇陽縣蔬菜試驗(yàn)示范站，引入了胡瑾教授團(tuán)隊研發(fā)的設(shè)施大棚智慧管理系統(tǒng)，使用后的效果，讓社員們喜出望外?！芭c傳統(tǒng)大棚主要靠經(jīng)驗(yàn)和人力管理方式對比，這套智慧系統(tǒng)，無論是精準(zhǔn)調(diào)控的便捷度，還是蔬菜品質(zhì)的提升，表現(xiàn)都很突出。我們計劃在更多大棚和社員中推廣應(yīng)用。”合作社理事長鄭輝說。

我國設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積世界第一，但水肥和環(huán)境協(xié)同精準(zhǔn)調(diào)控方面與發(fā)達(dá)國家尚有差距，而傳統(tǒng)日光溫室信息化程度低，大量依賴人力，造成作物管理不善，設(shè)施蔬菜單產(chǎn)較低。針對這些生產(chǎn)實(shí)際問題，胡瑾帶領(lǐng)團(tuán)隊多年來致力于對現(xiàn)有溫室大棚進(jìn)行信息化改造，通過建立融合植物生理需求的環(huán)境調(diào)控模型算法，完善模型決策及配套設(shè)備，對作物生產(chǎn)全過程中溫光水氣進(jìn)行智能實(shí)時調(diào)控，形成了管理服務(wù)平臺、算法模型平臺、大數(shù)據(jù)分析平臺，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的生產(chǎn)目標(biāo)。該技術(shù)獲陜西高校科技優(yōu)秀成果獎一等獎，經(jīng)中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會成果鑒定達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先和國際先進(jìn)水平。目前已在陜西、山東、重慶等省市進(jìn)行推廣應(yīng)用，核心示范區(qū)面積近2萬畝，輻射近12萬畝，較傳統(tǒng)生產(chǎn)示范基地增產(chǎn)22%以上，減少人力投入15%以上。

“實(shí)現(xiàn)對所種植作物的按需調(diào)控是設(shè)施農(nóng)業(yè)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵?！焙f，理想中的智慧農(nóng)業(yè)，應(yīng)該是讓植物自己告訴我們在什么情況下它吸收營養(yǎng)更多，長得更好，根據(jù)植物的“體檢結(jié)果報告”來建立人工智能系統(tǒng)，幫助它長得更好，消耗得更少，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效。

對標(biāo)國際 寫出中國農(nóng)業(yè)代碼

“我們通過原創(chuàng)智能算法得到的調(diào)控及調(diào)控目標(biāo)，可以直觀顯示到作物對光的需求減少了2/3，所造成的光合的損失只有1/5，這使我們能付出更低的成本，達(dá)到一個更好的調(diào)控效果。”在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，胡瑾教授團(tuán)隊的博士生高攀指著電腦屏幕，向記者展示設(shè)施環(huán)境調(diào)控模型開發(fā)平臺的工作原理。最近他正忙著不斷完善這個建模平臺的3.0版本，力求進(jìn)一步提升模型精度、數(shù)據(jù)自定義程度。

當(dāng)前，來自該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的17名碩、博士研究生正在從事農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)研究。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備操作不同，他們聚精會神地伏案于電腦前，不時敲擊鍵盤，輸入一串串神奇的代碼。而這些代碼一旦從電腦走向田間地頭，就能巧妙地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智慧化管理。

“我們要對標(biāo)國際高水平研究成果，寫出屬于中國農(nóng)業(yè)自主的算法，它不是簡單的復(fù)制，而是更適宜中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的模型構(gòu)建，要有非常好的交互性和可推廣性。”胡瑾說，智慧農(nóng)業(yè)樣本采集只靠團(tuán)隊的力量有很大的局限性，她希望在不久的將來，這套智慧模型可以吸納更多的農(nóng)業(yè)專家、農(nóng)民和農(nóng)技人員的加入，讓數(shù)據(jù)庫更豐富，而基于數(shù)據(jù)生成的智慧網(wǎng)絡(luò)也將更智能更高效。

搶抓機(jī)遇 領(lǐng)跑智慧農(nóng)業(yè)

今年兩會期間，習(xí)近平總書記在看望參加全國政協(xié)十四屆二次會議的民革、科技界、環(huán)境資源界委員時，勉勵廣大科技工作者要進(jìn)一步增強(qiáng)科教興國的抱負(fù)，擔(dān)當(dāng)起科技創(chuàng)新的重任，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)，培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的新動能。

習(xí)近平總書記的講話，讓作為一名農(nóng)業(yè)科技工作者的胡瑾倍感振奮，同時也深感使命重大。她認(rèn)為，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)業(yè)的賽道當(dāng)中，最缺乏的是感知和智能決策，而這兩個“卡脖子”問題是國家近年來各項(xiàng)重大政策部署和重點(diǎn)任務(wù)里經(jīng)常提及的，也是她繼續(xù)努力的方向。

不久前，胡瑾帶領(lǐng)團(tuán)隊在陜西省柞水縣金米村、馬房灣村、常灣村等100多個木耳種植大棚部署了溫室環(huán)境傳感器，監(jiān)測大棚內(nèi)的光照、溫度、濕度、二氧化碳等數(shù)據(jù)，再通過搭建的大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺提供精準(zhǔn)管理、病害預(yù)警、輔助銷售等農(nóng)事服務(wù)，幫助當(dāng)?shù)啬径N植實(shí)現(xiàn)智慧化管理。目前該平臺已在柞水縣大規(guī)模應(yīng)用且運(yùn)行良好。

“希望通過我們的努力，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)插上信息化的翅膀，使現(xiàn)代信息技術(shù)真正賦能于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在智慧農(nóng)業(yè)賽道上跑出中國速度，彰顯中國力量?！焙獫M懷信心地說。（中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)通訊員 徐鑫 記者 馮麗）