中英智慧农场科技创新合作现状和建议

文|王振忠 鲁淼 卢兵友

当前， 新一代信息技术正加速向农业领域融合渗透，迈入以数据、信息和知识为核心要素的智慧农业时代， 发展智慧农场已成为发达国家抢占农业科技竞争制高点， 推进农业高质量发展的共识。 智慧农场是指在一定的土地生产经营规模条件下，系统有机组合智慧农业技术，实现农场适度生产经营管理服务的数字化、网络化、智能化的农场生产方式。 英国作为智慧农场应用实践较早的国家之一，在推动农业物联网、5G、农业大数据、农业机器人等重大科技成果研发和转化落地方面取得了积极进展。 近年来，为推动中英农业科技创新深入合作， 科技部围绕中英智慧农场涉及的信息感知、智能大数据、智能机器人及智慧农业战略与发展模式等方面与英国开展了系列合作， 取得了一定成效， 为全球智慧农场发展作出了贡献。 由此，深度推进中英智慧农场国际科技合作，对于加强两国农业合作， 推动双方引领全球智慧农场发展具有重要意义。

英国智慧农场发展优势与未来发展趋势

英国是最早实现工业化的发达国家之一，其农业逐渐形成了以经营规模化、 生产机械化、技术集成化、农民职业化为特征的现代农业发展模式。2013 年，英国发布了“农业技术战略”，提出一系列关于大数据、机器人和人工智能在农业领域发展的管理改革措施，并建立了农业信息技术与可持续发展指标中心、 作物健康与保护中心、牲畜卓越创新中心、 农业精准工程创新中心等机构，属于较早对发展智慧农场进行战略部署的国家之一。

目前，英国已开展了多个智慧农场应用示范项目，从信息感知、智能决策、智能控制、5G 传输以及合作创新等方面全方位提升了英国农场的智慧化水平，优势领域初步形成。 一是广泛应用以传感器为核心的智能感知设备，促进信息技术与种养技术有机融合。 英国智慧农场普遍利用传感器结合全球定位系统、个体标识技术和无线网络传输技术实现对农场内部生命体及环境指标的实时感知和监测监控， 推动传感技术与英国农业生产技术深度融合。 二是积极发挥专家系统、智能控制系统在精准作业的作用，推动实现信息化与农机、农艺的深度融合。 英国围绕农业机器人和农业环境控制系统开展了农业精准作业研发，并在农场进行了大批量应用，取得了良好效果。 三是超前部署5G 无人农场。通过商业竞赛项目的形式开展农村5G 试点建设工作，利用5G 网络高速的传输速度，智能农业设备和服务器之间的通信能力和网络承载能力得到极大加强，为解决大规模生产人力监管难等问题提出了解决方案，提高了农业生产的效率和效益。 四是通过完善的质量安全追溯体系确保农产品质量安全。英国自2000 年开始在欧盟法律框架下设立了覆盖全国的食品溯源体系——强制标识计划。在这一体系中，食品生产和供应链条上所有环节都要有详细记录，政府食品安全检查机构有权随时抽查和调阅相关记录。 食品溯源体系已成为英国本土农产品与海外农产品竞争的核心优势之一。

未来，英国智慧农场的发展将呈以下趋势：一是5G 技术应用的范围和领域将进一步拓展，逐渐成为智慧农场的核心基础设施； 二是进一步加大农业无人自主控制前沿技术的开发与创新应用，推动智慧农场朝无人化方向发展； 三是更加突出绿色可持续的产业发展方式， 进一步加快数据驱动的精准农业研发应用， 利用智慧农业技术推动农业绿色发展。

我国智慧农场发展现状与技术需求

近年来，我国顺应数字时代趋势，先后出台了一系列与智慧农场相关的战略部署， 加快了数字技术向农业农村领域渗透， 为解放农业劳动生产力、提高农业生产率、提升农业质量效益与产业竞争力作出了重要贡献。

我国智慧农场发展呈现以下特点：一是重视信息采集，通过传感器、高清摄像头等设备对农场环境指标进行智能监测，实现了农业生产环境的全程智能监管，且应用范围已由简单的农田气象自动感知向动植物生长环境（如土壤环境、水体环境、气体环境等）多源信息智能感控转变。 二是抢抓5G 机遇，截至2020 年3 月，我国已完成5G 基站建设19.8 万个， 各地已探索出禾丰无人农场、乌镇5G 智慧农场等5G 典型应用模式，5G农业应用场景逐渐由农业生产物联网向AI 精准种养、农机自动化、农业机器人、农业无人机植保、农业大数据服务、农产品流通溯源等场景拓展。 三是实施“机器换人”，积极探索智慧农场的研发与应用，华南农业大学、京东数字科技、阿里巴巴等多家机构纷纷部署农场生产与管理领域的无人化技术与装备， 推动了无人大田农场、无人渔场、无人猪场等新业态的发展。 四是积极发挥数据要素作用，综合利用各种数据、信息、知识和模型， 构建基于大数据的农场管理信息化平台，有效推动了农业生产管理和经营决策的智能化转型。

未来， 我国智慧农场存在以下技术需求：一是亟需加快推动农用传感器等感知技术的自主创新，推动我国智慧农场基础信息感知技术装备的国产化，实现感知技术安全可控。 二是亟需加快研制准确性高的动植物模型与智能决策系统，支撑农场生产管理按需决策控制。 三是亟需加快建立高效、低成本的天空地信息获取系统，推动实现大数据辅助农业生产方案选择、 投入品决策、装备智能控制、供应链管理等农业决策。 四是亟需加快发展多功能系统集成的农机智能装备技术，拓宽无人自主作业系统在种养业的覆盖领域， 加快搭建全生命周期智慧化应用闭环体系，真正实现智慧农场的无人化、智能化、数字化。

中英智慧农场未来合作重点

依托中英联合科学创新基金和中英农业旗舰挑战计划，中英双方已经通过联合研究、示范工程以及共建联合实验室、联合中心等形式，在智慧农场、 精准农业、 机器人遥感等领域开展了务实合作，取得了系列成果。 随着新一代信息技术将农业生产全过程连接成为有机的整体系统， 未来中英智慧农场应主要围绕农业发展方式智慧化、 农业生产技术精细化、农业发展环境绿色化、农业生产运行系统化、 农产品质量优质化以及农业发展资源可持续化开展合作交流， 共同推动中英两国智慧农业经济的快速发展。

联合开展智慧农场关键技术装备研发， 实现智慧农场技术协作创新。 一是攻克智慧农场信息感知核心关键技术， 建立多时空尺度的信息感知体系，积极发展农业高分系列卫星、北斗卫星和国际其他卫星资源，推动农（牧）场信息的高效获取。二是突破智能决策系统基础理论瓶颈， 深化大数据和人工智能在智能决策系统中的应用。 三是加强农机装备智能化技术研发与集成应用， 建设形成高速率和高精度信息耦合传输的无人化智慧农场， 实现基于计算机自主控制的农业生产和管理模式，全面推动农业生产向无人化发展。

联合推进智慧农场标准规范体系， 促进智慧农场规范有序发展。 一是加快建立数据采集、传输、集成应用等智慧农场基础技术标准规范，重点开展包括农场生产信息采集标准、 数据处理与接口标准、农业人工智能系统开发标准、集成应用标准与规范等在内的中英两国共同认可的国家、行业标准规范制定。 二是加快研制智慧农场建设标准，建设监督评估体系，定期开展针对智慧农场的监测考量评价。 三是建立配套软硬件产品质量检测中心，规范市场准入，保障智慧农场健康发展。

深化大数据、区块链、人工智能等技术在农场中的应用，提升农场管理智能化水平。 一是深化大数据在智慧农场生产场景中的应用， 从农业设施资源规划、日常农事管理、作物生长监控等多个方面建立基于大数据的智慧农场智能控制管理模式。二是协作共建智慧农场市场化经营管理平台系统，提升智慧农场数字化经营管理能力，推动中英智慧农业贸易流通的市场化进程。 三是打造“区块链+”智慧农场生产模式，实现农业物联网设备自我维护管理，降低云端控制的后期使用和维护费用。

推进中英智慧农场科技创新合作的有关建议

未来， 随着中英在农业领域合作交流的进一步加深， 建议两国通过出台相关政策丰富智慧农场合作方式，加快建立智慧农场合作长效机制，分阶段、分层次、分领域梯次推进中英智慧农场科技合作，携手提升两国智慧农场发展水平，引领全球智慧农业发展。

丰富中英智慧农场合作方式。 一是设立相关的农业国际化合作交流机构。 建立完善的从政府到民间高效配合的农业合作组织机构， 为中英两国农业对外经济合作提供市场信息和管理服务，深入挖掘中英两国农业合作的潜在市场。 二是推进农业科技产业园区合作。 充分发挥两国海外园区建设经验以及产业集中、规模大、易形成产业链等优势，扩大海外农业科技产业园区合作，推动农业科技合作成果转化，打造中英农业发展新平台。三是创新农业管理合作协作机制。 通过设立联席会议办公室由政府机构或农业机构对合作事务进行监督管理，建立严密的联络负责人制度，定期召开会议制定双方农业科技合作宏观方向， 同时明确所有合作参与方(部门、机构、单位等) 的职责，协调分工，防止资源分配不均或浪费现象。

加快建立中英智慧农场合作长效机制。一是推进中英智慧农场科技合作重大平台建设。 以农业高端传感器芯片、农业大数据、农业自主无人控制系统等关键技术研发为突破， 充分整合中英双方资源、技术和人才优势，打造一批涵盖基础创新、公共服务、 成果转化等关键环节的智慧农场联合实验室、联合研究中心、技术转移中心和技术示范基地，努力建成多层次、全方位的友好合作格局。 二是建立中英智慧农场科学家联盟。 积极联合两国政府、高校、科研机构和企业力量，集中组建高层次科学家团队，搭建密集的科学家智库、论坛等，促进前沿科学技术与智慧农业产业融合发展。 三是促进智慧农场信息共享。 围绕智慧农场数据组织逻辑、数据时空拓扑、数据规整重构等技术开展攻关，协作共建形式多样、数据共通、标准一致、相互认可的中英智慧农业种植养殖大数据管理平台系统和数据学习专用模型， 推进智慧农场创新技术的双向转化。四是成立中英智慧农场发展基金。 创新双方产融结合合作模式，以专业化和市场化运作聚集中英社会资本，重点支持智慧农场标准化建设、智能农机装备购置与智慧农业技术系统开发应用等，拓宽两国智慧农业产业融资平台，解决农场融资难题，进一步提升中英智慧农场建设整体发展水平。

梯度推进中英智慧农场国际科技合作。 一是进行顶层设计，系统谋划合作框架，加快打造中英智慧农场建设“共同体”。以高起点谋划、高水准规划、高层次建设、高品质发展为核心思想，以关键技术创新和产业新业态培育为导向， 根据双方实际发展情况和阶段性特征制定中英智慧农场合作框架体系和任务清单，协调推进落实，保障双方合作衔接有序和相互促进。 二是加快组织国际科技合作计划，明确分阶段合作重点领域与优先方向。针对当下关键科学挑战开展协同攻关和应用示范，瞄准农场生产经营的“数据+ 算法+ 算力”，紧扣“新基建”农业场景应用落地，重点关注基于5G 的智慧农场联合研发与示范、农业机器人联合研究、农产品质量安全溯源关键技术联合开发、农业大数据与智慧种养循环农业联合开发与示范五大领域，推动中英智慧农场深度协同发展。三是分阶段梯度推进中英智慧农场建设。 结合目前智慧农场发展阶段和实际需求， 强化智慧农场技术集成研究与应用， 有序推进信息技术与智慧农场全产业链融合。