中国科学报：农业机械该怎样走向“智能化”

截至2019年底，我国成为世界第一农机生产大国和使用大国，农业生产方式实现了从主要依靠人力畜力到主要依靠机械动力的历史转变。

尤其是今年以来智能化农业装备的应用，对于提高生产效率，减少人员聚集、有效防控新冠肺炎疫情发挥了重要作用，也为农业装备转型升级提供了广阔前景。

与此同时，我国智能农业装备发展总体上还处于初级阶段，尚有诸多难题待攻克。不久前，在江苏省镇江市召开的2020耒耜国际论坛上，与会者围绕“智能农业装备发展趋势”展开线上线下的研讨。

基础问题尚待解决

虽为世界第一农机生产大国和使用大国，但我国与世界的差距究竟在哪里？

中国工程院院士陈学庚指出，与发达国家相比，我国农业机械化发展的研发能力、制造水平、产品质量、生产效率等方面仍有较大差距；仍存在核心技术缺乏、产品结构不合理、制造技术能力低、农艺农机融合与全程机械化配置性差等问题。

他指出，农业装备使用可靠性和耐用度不足是我国农业机械存在的薄弱环节，也是我国农业装备在国际上话语权不强的主要因素。“特别是基础性关键零部件效能提升和可靠性技术等问题。在推进农业装备信息化、智能化过程中，首要的是解决这些基础问题。”

不得不说，在全球制造业的四级梯队中，目前中国仍处于第三梯队，这种格局在短时间内难有根本性改变。

近年来，复合式、高性能和智能化的现代农机装备成为农业装备发展的新亮点。农业无人机、无人驾驶拖拉机、智能收获机、智能除草机、挤奶机器人、农业自动化与控制系统等产业化发展方兴未艾。

据调查显示，全世界目前重点发展的农机装备有三大类——自动驾驶拖拉机、农业机器人、无人机。“现在我国农机装备发展的重点仍是，提高农业装备的智能化程度和生产性、稳定性。”中国工程院院士赵春江说，这三种智能化农机装备国际上都给出了预估值，也为未来我国发展农机装备智能化提供了参考。

农机装备亟待“交互”

现代信息技术与农业的深度融合发展，引发了农业的第三次革命——“农业数字革命”。

赵春江表示，农业数字革命的表现形态是智慧农业。智慧农业是生物技术、信息技术、智能装备三大生产力要素的统一，是农业信息化发展的高级阶段。

他介绍了四种智能农业的类型——土地精耕细作、设施的智慧农业、农产品智能加工、智能的信息服务。“智能农机装备和传统农机装备最大的区别在于交互性。”

如何提高农机装备的智能化？欧洲机械制造商协会2017会议中强调了物联网、大数据、人工智能对农机装备智能提升的作用，特别是人工智能中的神经网络、算法及其学习等，对提高农机装备的智能起着重要作用。

赵春江表示，机器智能的核心是计算，但光有算法不行，还要有数据，数据依靠物联网，包括通信、传感器。“未来要提升农机装备智能化的程度，要围绕着物联网、大数据、人工智能三方面开展工作。”

中国工程院院士汪懋华表示，人工智能发展尚处初级阶段，要对人工智能热潮做冷思考，避免把人工智能这一名词当形容词，随意贴标签。

在他看来，推进人工智能农业领域产业应用研究，要有高质量的大数据基础、模拟人脑智慧的先进算法、强大的深度学习能力与高水准计算芯片平台支撑。

顶层设计优先“智能”

当然，人工智能带来的机遇不容小觑。汪懋华指出，“在顶层设计方面应优先制定人工智能在农业装备智能制造和农业生产、经营、管理决策相关的应用创新研究规划。”

根据凯斯纽荷兰工业集团的分级，农机装备的智能分级有5级，分别是辅助导航全部人操控、人机协同与优化全部人操控、系统对环境监测下人辅助自动操控、在田间监督下无人自动操控、远程监督下（田间无监控）无人全自动操控。

赵春江指出，利用新一代人工智能技术提高机器智能，包括大数据智能、跨媒体智能、群体智能、人机混合增强智能、自主无人系统等。

他重点提及跨媒体智能、人机混合增强智能。“未来跨媒体智能在农业领域用得比较多。特别是5G技术产生以后，视频数据激增，对于图像、语音数据怎样进行综合的分析、挖掘、推理、利用非常重要。”

一台机器完全依靠科学技术把智能提高到很高程度，成本、代价很高，农业上用不起。“未来除非在特别复杂条件下，由机器独立完成，很多环境下人机是交互的。人和机器智能系统耦合在一起，形成更强的智能，协同完成复杂管理的任务，使得技术、产品在实际生产中得到应用。”赵春江说。