你能想象未来农业的样子吗？

田间奔跑的是没有驾驶舱的拖沓机；仿照器里，几天就能造就出一个新品种；仪器在田里过一遍，土壤身分就能一览无余……

这是雄安未来之城场景汇无人农场技能运用大赛上，中国科学院智能农业技能团队带来的多个农业新技能、新装备。

值得一提的是，当下正火的人工智能都运用个中。

未来，农业会怎么发展？技能能带来什么改变？

未来农业

聪慧无处不在

6月26日，中国科学院雄安创新研究院“伏羲农场”数据指挥中央展示的作物信息图。
河北日报 魏 雨摄

雄安新区雄县十里铺村落，中国科学院智能农业技能团队在这里运营着500亩的“伏羲农场”。

2023年6月，这一团队在雄安新区开始预备建立中国科学院雄安创新研究院，聚拢最前辈的农业科技，瞄准聪慧农场目标，打造能推广全国的“伏羲农场”零号地样板。

6月28日，来到“伏羲农场”一探究竟。
播下去10天的玉米，幼苗从麦茬间钻出来。
但开车绕着农场转了一圈，创造，农场从农田举动步伐到栽种办法，跟普通大田看不出什么差异。

聪慧农场，聪慧在哪儿？

此时，间隔农场20多公里的中国科学院雄安创新研究院“伏羲农场”数据指挥中央，技能团队工程师李清琳正在剖析农场的土壤数据。

聪慧，藏在土壤信息里。

“这是一张碱解氮（能被作物直接接管的氮素）土壤分布图。
图上每个小格子，代表10平方米的地皮。
赤色的格子表示这块地皮中碱解氮含量低于1.6g/kg，黄色的格子表示介于1.6g/kg和2g/kg之间，绿色的格子表示高于2g/kg。
”李清琳面前这张马赛克一样的图上，不同颜色的格子错落分布。

除了碱解氮，土壤中的磷、钾、有机质、pH值等信息，也都清晰搜集在一张图上。

能精确网络到土壤信息，靠的是一件“神器”——土壤养分伽马能谱剖析仪。
在雄安未来之城场景汇无人农场技能运用大赛上，它得到了智能农机装备及关键部件赛道的第一名。

土壤养分伽马能谱剖析仪是一个长约1米的深灰色圆柱体。
把它悬挂在拖沓机上，在地里扫一遍，就能采集到30厘米深度的土壤信息。
这个过程，犹如给大地拍X光片。

“土壤中某些物质含有放射性元素，伽马能谱剖析仪能吸收和记录下放射信息，把它解析成能谱信息。
再借助大数据、数学模型与智能学习算法，把能谱信息转换成常见的氮磷钾等养分含量信息。
”李清琳说。

过去，土壤数据剖析是个难点。
要么靠卫星遥感，要么靠采样化验。
卫星遥感测出的数据准确度低。
采样化验准确度虽高，但一来本钱不低，二来采样点位有限，很难代表每一寸地皮的情形。

“伽马能谱剖析仪的检测精度目前已经可以达到平方米级，数据准确性也高。
这就为建立土壤数据库供应了关键数据支撑。
”李清琳说。

聪慧，表示在农机装备上。

中国科学院雄安创新研究院办公楼下，摆放着4台新能源拖沓机。
拖沓机硕大的机身、银色的外不雅观充满未来感，动力从70马力到400马力不等。

几台拖沓机最大的特点是无人驾驶——压根就没有配备驾驶舱。
上个月，便是这几台拖沓机在“伏羲农场”种下玉米。

“拖沓机上装有传感器、激光雷达、毫米波雷达，能够实时产生近百条状态信息，为自动驾驶供应支持。
”团队高等工程师王鹏说，这些装备帮助拖沓机在北斗卫星导航的支持下，按照设定路线实现无人精准作业。

有的农机实现无人作业，作业区域仅限于农田，从仓库到地头的这段间隔，还得须要人驾驶。
未来，拖沓机可以全程无人。

聪慧，还表示在数字孪生运用上。

在农业上运用数字孪生，便是用数字化手段仿照真实天下。
技能团队卖力人张玉成先容：“为‘伏羲农场’建立模型，可以在虚拟环境中推演作物长势、病虫害进展、景象带来的影响等。
利用仿照推演结果，为真实天下的农业生产供应决策参考。
”

雄安新区的“伏羲农场”去年开始运转，现在还处在培植阶段。
张玉成说：“雄安无人农场技能运用大赛中展示的农业装备和科技将逐渐运用到农场中，将其打造为真正引领潮流的聪慧农场、未来农场。
”

人工智能

为农业全面赋能

6月19日，在雄安新区雄县的“伏羲农场”，无人驾驶农机在播种。
曾 威供图

模型、算法，这是采访中，听到的两个高频词。
这意味着，人工智能在“伏羲农场”已经深入展开运用。

本次雄安无人农场技能运用大赛中，中国科学院智能农业技能团队的人工智能育种仿照器“BDA”系统还得到基于大数据和知识库的作物生产大模型赛道第一名。

育种也能依赖人工智能？

传统的人工育种高度依赖育种专家的履历。
比如，育种专家看到麦田里那些长得又高又壮的小麦植株，判断可能是优质品种，然后通过杂交等手段造就性状更优的品种。

“种子基因和表型的关系是繁芜的，又高又壮的植株未必能造就出好种子。
这时，就要‘广撒网’，进行大样本实验。
”技能团队高等工程师赵洪龙表示，靠大量实验的育种方法，有概率身分，成功率低。
此外，育种周期较长，造就一粒良种可能须要几年乃至更永劫光。

人工智能是怎么办理育种中的不愿定性和周期长问题呢？

“育种仿照器系统导入了大量种子基因和表型数据，通过算法，找到基因和表型的内在关系。
一种基因表现出的植株高矮、粗细、抗倒伏能力、果实大小等，基本可以预知。
这就剔除了有时的身分，育种变得更有针对性、更高效。
”赵洪龙说。

利用人工智能育种仿照器能大大加快育种速率。
传统育种要遵照植物成长规律，一个造就周期，可能是半年或者一年。
人工智能可以搭建模型，仿照仿真植物成长过程。
在这个虚拟天下里，环境参数可以调度、加速，只要算力足够，最快几天韶光，就能造就出一粒良种。
有了虚拟天下的实验数据，现实中只要“照方抓药”，很快就会造就出真正的种子。

土壤养分伽马能谱剖析仪，其核心技能也是人工智能。

伽马能谱剖析仪网络土壤中的放射信息，转化成能谱信息。
能谱信息是坐标系上一条条物理曲线，它并不是我们想要的氮磷钾等土壤养分信息。

想得到土壤养分信息，就要对能谱信息进行“翻译”。
翻译过程是获取土壤数据的末了一步，也是最关键一步。
但是能谱信息与土壤养分信息的关系，存在于“黑箱”中，目前科学还很难阐明。

办理这个问题，须要向数据和模型借力。

“我们把实地测得的土壤数据和能谱信息进行对照，试着找两者之间数学上的对应关系。
这种对应关系，便是一种模型。
随着投喂给模型的数据不断增加，模型的框架也逐渐清晰。
终极，把能谱信息输入已经演习好的模型，就能依据算法转化成土壤养分信息。
”李清琳说。

农机田间作业，同样也离不开人工智能的参与。

设定无人农机在田间的行走路线，须要事先采集农田的基本信息。
比如地皮的面积，以及地皮边界、沟渠、电线杆、树等精准位置。

动辄几百亩、上千亩的农场，靠人去采集这些信息事情量巨大。
这时，智能图片识别就派上了用场。

“技能职员先用海量图片对人工智能模型进行演习，让它学习不雅观察道路、田埂、沟渠、障碍物的特色信息。
然后将无人机航拍农场的图片交给人工智能模型来识别，从而构建起农田的基本信息，方便无人农机作业。
”王鹏说。

人工智能不但能为农业生产赋能，其自身还具备发展性。

王鹏将人工智能模型的进化比喻成人的发展：“数据量代表了人工智能的智力水平。
不断给它‘喂’数据，就相称于‘喂’学习资料，人工智能越学越多，智力水平就越来越高。
”

未来，人工智能的育种方法效率会更高，土壤养分信息丈量会更精准，人工智能将在农业中发挥更主要的浸染。

精准农业

提升农业风雅管理能力

节制每一寸地皮的土壤信息，拥有了土壤数据库，能做什么？

李清琳给出的答案是：精准施肥。

“一块地皮上，每平方米的土壤养分含量都不一样，这与施肥办法有关。
农人施肥，常日是抓起化肥，一把一把撒在田间。
撒到的地方，土壤养分富集；边边角角撒不到的地方，土壤养分就不敷。
”李清琳说。

当获取了土壤信息，就能变量施肥，缺什么补什么。
这样一来，不但能节约肥料，还能让土壤养分变得均衡。

在“伏羲农场”数据指挥中央，李清琳向展示了呼伦贝尔“伏羲农场”中氮元素的变革。
3年前，土壤信息图上代表不同元素的红黄绿格子凌乱分布。
经由变量施肥，如今，图上是清一色的黄色格子，这代表着氮元素已被调节到合理水平。

“变量施肥须要风雅操作，靠人工实现起来难度大。
”李清琳说，他们正在研发机器，将依据已有的土壤养分信息，对症下药，精准施肥。

精准农业，不仅表示在施肥上，还表示在管理上。

在中国科学院雄安创新研究院拍摄的播种玉米视频中，能看到无人驾驶的农机就像长了眼睛一样笔直提高。

这又是怎么做到的？

依赖的是农机中植入的北斗导航系统。

“纵然履历丰富的机手驾驶农机，在田间的行进路线也可能会有偏移。
而利用无人驾驶农机，能担保行进是一条直线，而且播种密度均匀。
”王鹏表示，北斗导航系统掌握下的无人驾驶，精度偏差小于2.5厘米。

“一条直垄比起歪七扭八的田垄，每亩地可能顶多多出一垄播种面积，但从大面积推广效果看，增收部分就很可不雅观，这便是精准管理的意义。
”王鹏说。

精准，是中国科学院智能农业技能团队不断提及的农业理念。
前辈的农业装备和农业科技的利用，都在环绕“精准”展开，这与农业生产的现状有关。

数据表明，近年来化肥利用量不断增加，粮食增产效果却不明显。
换句话说，地皮本身的潜力险些开拓到了极限，以是再想实现粮食增产，须要转向田间管理。

“有研究表明，近15年玉米单产增加的主导成分，田间管理占40%旁边。
可见，风雅化管理对提高粮食单产有很大浸染。
”张玉成说。

风雅化管理离不开数字化的手段。

在雄安新区“伏羲农场”数据指挥中央，大屏幕上能看到全国多个“伏羲农场”的数据信息，包括地皮利用情形、土壤墒情、气候数据、智能农机统计、病虫害监测等。

“未来，全国‘伏羲农场’的数据都会汇聚到雄安。
我们通过数据剖析，精准节制农田状况，做到精量播种，变量施肥、打药、灌溉，这将提升农业的增产潜力。
”张玉成说，不仅如此，几千亩、上万亩地皮的精耕细作，今后或许只需几个人就能管理。

加倍智能的“伏羲农场”正在走向家当化和市场化。
河北的第二座“伏羲农场”，正在邯郸馆陶筹建中。

“‘伏羲农场’具备很强的可复制性，下一步，我们也准备在全国范围推广。
”张玉成说，科研的目的便是要把前辈的农业技能和农业经营理念通报出去，让农业家当全面提升。
（河北日报 魏 雨）

不雅观察

当工程师了局种地

中国科学院智能农业技能团队的成员全部来自中国科学院打算技能研究所，是一群不折不扣的工程师。

2023年6月，智能农业技能团队来到雄安新区，支持中国科学院雄安创新研究院培植。
工程师们带来的，还有团队多年积累的科研成果和履历。

来雄安当年，智能农业技能团队建了一块试验田——伏羲农场。

“伏羲农场”这个名字颇有来历。
中国科学院智能农业技能团队工程师张晓博这样阐明：伏羲是中华人文开山祖师，他用一系列发明创造带领中原先民告别洪荒迈向文明。
工程师们从事农业技能研发，想到了伏羲这个人文符号，以是给他们的试验田取名“伏羲农场”。

在这些工程师的主导下，未来农业展现出十足的科技感，“坐在屋里就能把地种了”已经不再迢遥。

通过远程掌握系统，庄家坐在电脑前，就可以操控农机在田间播种、收成；经由改造后的水利系统，利用电子设备开关阀门、掌握流量进行浇地，再也不须要深一脚浅一脚走向田间。

科学、高效的管理方法，为农业生产节约本钱、增加效益。

靠着遍布农场的传感器和电子信息系统，作物信息、土壤信息、病虫害信息、气候信息等尽收眼底，为科学决策供应依据，间接也转化成了收益。

这或许能办理今后谁来种地的问题。

在拜访多个农业大县时创造，农业生产正从一家一户的小农生产，逐步向规模化、集约化发展，大型机器设备在田间身影频现，耕种效率大大提高。
有的地方，规模较大的农业做事组织依赖地皮流转、托管等，在较大地块上利用更多的科学技能和前辈农业机器。

“伏羲农场”，这个代表未来农业方向的农场样板，在回答谁来种地这个问题时，答案是工程师。

“小田变大田的地皮集约化经营是未来趋势。
农业走向当代化，一定伴随着农业科技的当代化。
农业科技，一定离不开数字化、智能化手段。
而这些，都须要工程师的参与。
”张晓博说。

中国科学院智能农业技能团队做“伏羲农场”项目之初，不少工程师带着一种情怀，他们想改变农人“面朝黄土背朝天”的劳作环境，把农人从繁重的体力劳动中解放出来。

在研发过程中，他们自己也没想到，会逐步从工程师变成了“新型职业农人”。

这个变革，团队成员都乐于接管。

“能用手中的技能改变种地的办法，为农业节本增效作贡献，为国家粮食安全作贡献，与有荣焉。
”张晓博说。

文/河北日报 魏 雨

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