深瞳工作室出品

科技日報記者 馬愛平 策劃 劉恕 李坤

“農(nóng)機下田，我不下田。”3月13日，站在田埂上，身著一襲黑色長裙、腳穿皮鞋的湖南宏碩生物科技有限公司負責(zé)人熊姣軍告訴科技日報記者，在專家團隊的指導(dǎo)下，他們現(xiàn)已開啟了“傻瓜式”種田模式?！熬拖裼檬謾C拍照一樣，并不需要了解光圈、感光度等知識，只需要按下快門鍵即可完成?！?/p>

熊姣軍腳下的這片土地是湖南省益陽市大通湖區(qū)再生稻無人智慧農(nóng)場。該農(nóng)場由中國工程院院士、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文團隊打造，2024年畝產(chǎn)達1265.28公斤，實現(xiàn)了“人不下田也能種好地”。

正值春耕時節(jié)，放眼鄉(xiāng)村沃野，在智能技術(shù)的加持下，無人農(nóng)場的版圖正不斷擴大。江蘇省已建成283個無人農(nóng)場，項目總投入8.72億元；北大荒集團建三江分公司無人農(nóng)場規(guī)模龐大，設(shè)備先進，實現(xiàn)了水旱田各環(huán)節(jié)的大面積無人化作業(yè)……全國多地已建成的多個無人農(nóng)場示范項目。

今年中央一號文件提出，支持發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，拓展人工智能、數(shù)據(jù)、低空等技術(shù)應(yīng)用場景?！度珖腔坜r(nóng)業(yè)行動計劃（2024—2028年）》明確提出，到2026年底，智慧農(nóng)業(yè)公共服務(wù)能力初步形成，探索一批主要作物大面積單產(chǎn)提升智能化解決方案和智慧農(nóng)（牧、漁）場技術(shù)模式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率達到30%以上。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，無人農(nóng)場智能化技術(shù)創(chuàng)新面臨哪些挑戰(zhàn)？規(guī)模推廣存在哪些障礙？未來的發(fā)力點在哪里？帶著這些問題，記者進行了深入采訪。

無人農(nóng)場可大幅提高生產(chǎn)效率

在新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣的廣袤土地上，極飛科技打造的“超級棉田”無人農(nóng)場，占地3000畝，是一個集空中機器人、地面機器人、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)場管理系統(tǒng)于一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范項目。

走進超級棉田，幾乎看不到農(nóng)民忙碌的身影，取而代之的是各種智能機器人在田間地頭穿梭作業(yè)。它們或噴灑農(nóng)藥，或澆水施肥，或巡田監(jiān)測，一切都在有條不紊地進行著。

據(jù)極飛超級棉田管理者艾海鵬介紹，自2021年運營以來，超級棉田無人化率達到了75%，去年棉花畝產(chǎn)達到529公斤。

“無人農(nóng)場，采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、機器人等新一代信息技術(shù)，通過對農(nóng)場設(shè)施、裝備、機械等進行遠程控制，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的無人化作業(yè)?！眹掖笞谑卟水a(chǎn)業(yè)技術(shù)體系智能化管理崗位科學(xué)家、北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心研究員吳華瑞告訴記者，建設(shè)無人農(nóng)場的重點在于解放人力，特別是在大規(guī)模種植中，通過機器替代人完成耕種、管理、采運等環(huán)節(jié)。

從2017年開始，國內(nèi)科研機構(gòu)和企業(yè)便開始探索無人農(nóng)場相關(guān)技術(shù)研發(fā)。目前無人蔬菜農(nóng)場的發(fā)展正逐步從理論驗證走向?qū)嶋H應(yīng)用。吳華瑞介紹，他們的團隊在北京、河北、山西等地進行了大量的試驗和推廣工作，取得了顯著成效。例如，在山西太谷，團隊利用無人系統(tǒng)成功實現(xiàn)了胡蘿卜的種植和采收，大幅提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

傳統(tǒng)的人工采收方式下，一塊200畝的胡蘿卜地需要雇傭二三十人，一天僅能采收兩三畝地。而采用無人系統(tǒng)后，可以實現(xiàn)24小時不間斷作業(yè)，一臺機器一天可采收20畝地左右，工作效率是人工的近十倍。

“無人農(nóng)場不僅大幅降低了人工成本，提高了采收速度，還提升了胡蘿卜的產(chǎn)量和質(zhì)量?！眳侨A瑞說，由于無人系統(tǒng)可以實現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，減少了對作物的損傷，因此胡蘿卜的商品性更好，售價也更高?！皳?jù)初步估算，采用無人系統(tǒng)后，每畝地的經(jīng)濟效益可提高約20%至30%。”吳華瑞說。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院副院長胡煉是羅錫文團隊的一員。據(jù)他介紹，近年來，隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，水稻無人農(nóng)場的研發(fā)步伐顯著加快。特別是自2018年起，該團隊開始籌備水稻無人農(nóng)場項目，并于2020年在廣州成功示范。此后，水稻無人農(nóng)場技術(shù)迅速推廣，多個省份紛紛提出建設(shè)規(guī)劃。

胡煉指出，我國在無人水稻農(nóng)場的研究和應(yīng)用方面已經(jīng)取得了顯著成果，不僅在耕種管收等作業(yè)環(huán)節(jié)實現(xiàn)了無人化，還在插秧、水直播、旱直播等多種種植方式上實現(xiàn)了無人作業(yè)。目前，無人農(nóng)場的關(guān)鍵技術(shù)和裝備已經(jīng)形成了完整的配套體系，并在全國近20個省份進行了示范應(yīng)用。水稻無人農(nóng)場建設(shè)進入快車道。

羅錫文強調(diào)，我國在水稻無人農(nóng)場的技術(shù)和應(yīng)用方面已經(jīng)處于第一梯隊。未來，無人農(nóng)場有望解決“誰來種地”和“怎么種地”難題。

智能設(shè)備仍需人工兜底

隨著科技的飛速發(fā)展，無人農(nóng)場逐漸成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要方向。然而，關(guān)鍵核心技術(shù)缺乏仍是亟待解決的難題。

當(dāng)前，無人農(nóng)場的核心技術(shù)集中在“耕、種、管、收”四大環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)均存在技術(shù)瓶頸。吳華瑞舉例說，蔬菜無人農(nóng)場的移栽和采收環(huán)節(jié)的機械化率不足10%。“國內(nèi)研發(fā)的全自動移栽機漏苗率達10%—20%，還需人工補苗?！彼f，與國外先進設(shè)備相比，國產(chǎn)農(nóng)機具的自動化成熟度仍有差距。

此外，由于蔬菜種類繁多、生長環(huán)境各異，實現(xiàn)蔬菜的全自動化采收也存在較大難度。

“比如，現(xiàn)有國產(chǎn)采收機僅能處理單一品類，采收白蘿卜與胡蘿卜需不同機型?！眳侨A瑞說，“這不是簡單的機械可靠性問題，而是涉及品種宜機化選育、育苗標(biāo)準(zhǔn)化等系統(tǒng)性問題?！?/p>

艾海鵬坦言，盡管超級棉田在植保、智能灌溉和遙感巡田等方面取得了突破，但在耕種環(huán)節(jié)仍有25%的場景無法實現(xiàn)完全無人化。其中原因涉及農(nóng)業(yè)機械的自動駕駛技術(shù)和播種機的全自動化、輕量化升級。

“比如，3000畝棉田播種期需2—3人跟機，核心障礙是播種機未實現(xiàn)‘自動上種+換膜’，僅通過農(nóng)機自駕儀提升路徑精度，沒能解決人機協(xié)同的痛點。”艾海鵬說。

艾海鵬分析，這些技術(shù)的突破不僅需要高額的研發(fā)投入，還需要長時間的積累和沉淀。然而，由于農(nóng)業(yè)設(shè)備的研發(fā)周期較長，且測試環(huán)境受季節(jié)限制，許多企業(yè)在研發(fā)方面的積極性不高?！案鼮殛P(guān)鍵的是，播種機的全自動化升級需要農(nóng)機具廠商突破輕量化設(shè)計和智能供種技術(shù)，這不是一家企業(yè)能完成的。”他說。

目前，國內(nèi)無人農(nóng)場技術(shù)研發(fā)呈現(xiàn)“單點先進、系統(tǒng)薄弱”的特點。

艾海鵬舉例說，遙感無人機雖能識別雜草、苗情，但“處方圖”生成依賴經(jīng)驗參數(shù)。如施肥量僅基于葉色指數(shù)，缺乏動態(tài)修正的AI模型，農(nóng)戶仍需“人工看苗+機械作業(yè)”?！拔磳崿F(xiàn)‘?dāng)?shù)據(jù)—決策—執(zhí)行’閉環(huán)，導(dǎo)致智能設(shè)備仍需人工兜底。”

羅錫文團隊在廣東河源的千畝示范基地也發(fā)現(xiàn)類似問題，盡管農(nóng)機能精準(zhǔn)作業(yè)，但缺乏實時監(jiān)測作物長勢的智能傳感器，導(dǎo)致“處方圖”的生成仍需人工干預(yù)。

胡煉認為，無人農(nóng)場不僅要實現(xiàn)無人化生產(chǎn)，更要實現(xiàn)智慧化管理。

“未來需要進一步加強關(guān)鍵技術(shù)的突破和熟化，特別是在數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)、智慧化管理等方面?！焙鸁捳f，在施肥環(huán)節(jié)，團隊已實現(xiàn)通過無人機搭載自研“感—存—算”一體化作物長勢傳感器獲取水稻長勢信息，快速生產(chǎn)施肥作業(yè)處方圖，從而實現(xiàn)變量的精準(zhǔn)施肥。

規(guī)?；茝V還需降低成本、標(biāo)準(zhǔn)先行

極飛科技在新疆尉犁縣建設(shè)的超級棉田無人農(nóng)場，經(jīng)過4年的運營，產(chǎn)量逐年提升，成為棉花種植領(lǐng)域的佼佼者。然而，在推廣過程中，極飛科技也遇到了不少難題。

由于不同地區(qū)的土壤、氣候、作物種類等存在差異，對智能農(nóng)機的適應(yīng)性要求較高。極飛科技雖已研發(fā)出多款適應(yīng)不同場景的智能農(nóng)機，但在推廣過程中需根據(jù)不同地區(qū)的實際需求進行定制化調(diào)整，這無疑增加了推廣的難度和成本。

針對不同規(guī)模的農(nóng)場，極飛科技已為用戶推出模塊化的解決方案，提供個性化的產(chǎn)品和服務(wù)。然而，要實現(xiàn)超級棉田的規(guī)模化推廣，還需要探索更多新的推廣模式?！叭缗c地方政府、合作社等聯(lián)手，共同推動其建設(shè)和發(fā)展?！卑ｙi說。

胡煉坦言，在實際應(yīng)用中還需要考慮成本、規(guī)?；徒?jīng)濟性等問題。

首先，在無人農(nóng)機的投入方面，雖然可以節(jié)省大量的人工成本，但前期的設(shè)備投入會增加總體成本。像智能拖拉機、無人植保機、智能灌溉設(shè)備等，其價格明顯高于傳統(tǒng)農(nóng)機。

其次，無人農(nóng)機的運營成本也不容忽視。雖然無人農(nóng)機可顯著提高作業(yè)效率和質(zhì)量，但其日常維護、保養(yǎng)和升級需要更專業(yè)技術(shù)人員來完成，并支付一定的費用。此外，無人農(nóng)機的作業(yè)效果還受到多種因素的影響，如天氣、土壤、作物生長狀況等，這也在一定程度上增加了運營成本和經(jīng)濟收益的不確定性。

我國地域遼闊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件復(fù)雜多樣，無人農(nóng)場規(guī)?；茝V還需標(biāo)準(zhǔn)先行。為此，胡煉建議將無人農(nóng)場標(biāo)準(zhǔn)納入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計中。

今年政府工作報告提出，高質(zhì)量推進高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。胡煉認為，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)是實現(xiàn)水稻等大田作物無人農(nóng)場規(guī)模化應(yīng)用的基礎(chǔ)條件之一。

“通過統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不僅能實現(xiàn)無人農(nóng)場與標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田的無縫對接，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還能促進無人農(nóng)場技術(shù)的普及和應(yīng)用?！焙鸁捊ㄗh，相關(guān)部門應(yīng)加強對標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田建設(shè)的投入，推動無人農(nóng)場標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施。

“推進無人農(nóng)場規(guī)模化，還需要加大研發(fā)創(chuàng)新，加快補齊短板?！北本┦修r(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心主任陳立平建議，相關(guān)部門應(yīng)從智能農(nóng)機裝備的創(chuàng)新發(fā)展體系構(gòu)建出發(fā)，推出相關(guān)戰(zhàn)略舉措與行動計劃。

這包括加大對智能農(nóng)機研發(fā)的資金投入，鼓勵科研機構(gòu)和企業(yè)加強合作，共同攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，提升智能農(nóng)機的自主創(chuàng)新能力。同時，鼓勵企業(yè)根據(jù)市場需求進行定制化生產(chǎn)，提高智能農(nóng)機的適用性和市場競爭力。“可借鑒新能源汽車等行業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗，制定優(yōu)惠政策、提供購機補貼、整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈資源，以促進我國無人農(nóng)場規(guī)?；l(fā)展?！标惲⑵秸f。

“在智能農(nóng)機推廣過程中，我們還碰到一個問題，對于很多智能農(nóng)機，技術(shù)人員會用、研究生會用，但是農(nóng)民不會用?！绷_錫文建議，加強對農(nóng)民的培訓(xùn)和指導(dǎo)，提高他們對無人農(nóng)場技術(shù)的認識和接受度。

“不過，未來，我們要讓農(nóng)民像玩手機、刷視頻一樣，用最簡單的方法操作和使用智能農(nóng)機?！绷_錫文對此充滿信心。

專家觀點：無人農(nóng)場很“缺人”

科技日報記者 馬愛平

無人農(nóng)場的發(fā)展，正面臨一場“新人才荒”。

北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心研究員吳華瑞在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，我國蔬菜無人農(nóng)場全自動移栽機漏苗率高，仍需人工補苗，而日本同類設(shè)備因技術(shù)封鎖無法引進。“打破國外技術(shù)壟斷，我們只能自己攻關(guān)，但面臨的困境是，既懂機械設(shè)計又懂作物栽培的復(fù)合型人才太缺乏了?！彼f。

極飛超級棉田管理者艾海鵬直言：“無人農(nóng)場的‘無人’是假象，我們其實比任何時候都缺人——缺能研發(fā)、操作和維護這些‘黑科技’的新農(nóng)人?！?/p>

無人農(nóng)場作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新興領(lǐng)域，其快速發(fā)展離不開專業(yè)人才的支撐，尤其是跨領(lǐng)域人才的支撐。

吳華瑞坦言，目前無人農(nóng)場領(lǐng)域人才匱乏，尤其是既懂人工智能又懂農(nóng)業(yè)的復(fù)合型人才更是稀缺?，F(xiàn)實情況是，大部分從事無人農(nóng)場研究的人員都來自信息領(lǐng)域或機器人領(lǐng)域，他們對農(nóng)業(yè)的了解相對有限；而農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的人員則對人工智能和智能裝備技術(shù)不夠熟悉。

“未來無人農(nóng)場領(lǐng)域的人才培養(yǎng)需注重交叉學(xué)科融合，培養(yǎng)既懂人工智能、機器人技術(shù)，又熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)律的復(fù)合型人才?！眳侨A瑞建議，高校設(shè)立智能裝備、智能控制、農(nóng)業(yè)機器人等細分專業(yè)方向，強化校企合作，推動理論與實踐結(jié)合。同時，加強基礎(chǔ)教育階段的科普教育，通過參觀示范基地、參與科研項目等方式，激發(fā)青少年對智慧農(nóng)業(yè)的興趣。此外，完善職業(yè)教育體系，培養(yǎng)一線技術(shù)操作與設(shè)備維護人才，確保先進技術(shù)在田間地頭的落地應(yīng)用。

“現(xiàn)有農(nóng)機具廠商多為民營企業(yè)，研發(fā)周期長、成本高，缺乏具備創(chuàng)新能力的技術(shù)團隊?！痹诎ｙi看來，無人農(nóng)場的推廣更需要技術(shù)適應(yīng)型人才。人才的培養(yǎng)應(yīng)聚焦于模塊化技術(shù)應(yīng)用能力和數(shù)字化管理思維。

他建議，企業(yè)與高校聯(lián)合開發(fā)課程，通過實戰(zhàn)培訓(xùn)提升技術(shù)人員對無人機、灌溉系統(tǒng)等智能設(shè)備的操作與維護能力。同時，注重場景化教學(xué)，依托示范農(nóng)場開展全流程實踐，幫助技術(shù)人員理解無人化管理的核心邏輯。此外，需加強新農(nóng)人培訓(xùn)，引導(dǎo)農(nóng)戶轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，掌握遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等數(shù)字化技能，推動技術(shù)與生產(chǎn)的深度融合。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)已將“農(nóng)業(yè)機器人”設(shè)為必修課，學(xué)生們不僅要編程調(diào)試導(dǎo)航算法，也要下田插秧?！艾F(xiàn)代農(nóng)業(yè)早已不是面朝黃土背朝天了?！痹撔９こ虒W(xué)院副院長胡煉指著三維農(nóng)場模型說，“未來的新農(nóng)人，得會用衛(wèi)星數(shù)據(jù)規(guī)劃耕種，用AI、大數(shù)據(jù)防病蟲害、預(yù)測產(chǎn)量?！?/p>

“無人農(nóng)場領(lǐng)域的人才培養(yǎng)需圍繞數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)和智能化管理四大核心技術(shù)開展?！焙鸁捊ㄗh，通過國家項目牽引，鼓勵科研團隊與企業(yè)合作，在實踐中培養(yǎng)科研人員解決復(fù)雜問題的能力，如農(nóng)田環(huán)境感知、智能決策模型、智能農(nóng)機裝備開發(fā)等，為無人農(nóng)場的規(guī)?；茝V提供人才儲備。

“當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展比以往任何時候都更加需要科技的支撐，需要年輕人的力量。”中國工程院院士羅錫文呼吁，“我想以我的親身經(jīng)歷對所有選擇農(nóng)業(yè)事業(yè)的年輕人說，要深入農(nóng)村、扎根基層，唯有深入田間地頭，親身體驗農(nóng)耕的艱辛，方能洞悉農(nóng)民的真實需求，準(zhǔn)確評估技術(shù)在田間的實際效能。”