摘要：農業信息技術對引領和支撐現代農業發展發揮了重要的作用。文章介紹了農業信息技術的內涵，回顧了國內外農業信息技術發展的4個主要發展，分析了農業信息技術發展存在的問題和面臨的形勢，提出了農業信息技術未來發展重點與發展建議。旨在為促進國內農業信息技術發展提供參考。

　　關鍵詞：農業信息技術；農業物聯網；數字農業；精準農業；智能農業

　　0引言

　　自1946年世界上第一臺電子計算機“電子數字積分計算機”(ENIAC，ElectronicNumericalAndCalculator)在美國賓夕法尼亞大學問世以來，人類社會開始進入信息時代。信息技術的發展給各行各業提供了前所未有的發展機遇和挑戰。信息科學與農業科學的相互滲透也深刻影響著農業科技發展，催生了一門新興交叉學科即農業信息技術。

　　1農業信息技術發展回顧

　　農業信息技術研究起步晚，但與世界農業信息技術發展相比，大致也經歷了4個階段。第一階段為20世紀為70年代末—80年代初，主要是以電子計算機作為工具和手段，開展農業科學統計計算、農業數據處理等農業計算應用，為農業信息技術的萌芽期（農業信息技術1.0時代）；第二階段為20世紀80—90年代，主要是以數據庫建設和計算機軟件開發為主，開展農業數字模型與模擬、農業專家系統和農業知識/信息處理等研究與應用，其中最具代表性和影響力的技術為農業專家系統，為農業信息技術的成長期（農業信息技術2.0時代）；第三階段為21世紀初—2010年前后，主要是以網站信息服務、計算機軟件及電子產品開發為主，開展農業3S技術、農業知識/信息服務、大田精準農業、設施農業自動化控制等研究應用，其中最具代表性和影響力的技術為數字農業技術和精準農業技術，為農業信息技術的成熟期（農業信息技術3.0時代）；第四階段為2011年至今，主要表現為農業物聯網、農業大數據和農業智能裝備技術在農業領域的廣泛應用，以及新一代農業人工智能技術的發展，可以稱之為農業信息技術的4.0時代。

　　1.1農業信息技術1.0階段（1978—1985年左右）

　　1978年5月7日，《人民日報》發表題為《開展農業科研工作刻不容緩》的社論，指出“要積極開展原子能、遙感和電子計算機等新技術在農、林、牧、漁方面應用的研究，不斷提高研究水平。”從而開啟了農業信息技術發展的序幕。《江蘇農業科技》1978年第5期發表了題為《電子計算機與農業科學》的綜述性文章，回顧和展望了電子計算機在農業育種數據處理分析、氣象與病蟲預測預報、農業模擬試驗、農產品品質快速測量、動物營養估計與遺傳控制、大型溫室與人工氣候室環境控制，以及農業區劃和情報檢索等方面的應用，這是國內較早系統介紹和分析農業信息技術應用的文章。此后，開封計算技術研究所的李莉[1]利用計算機對農業試驗數據進行了方差分析的驗證工作，南京農學院劉正華[2]利用計算機編制了測定計算遺傳距離和聚類分析的程序。從1983年起，相關學者先后探索了利用電子計算機進行農業產量預測[3]、農業數據管理與分析[4]、農業氣象預報[4-5]、飼料配方計算[6-7]、農業機械選配[8]、農業生產地域類型劃分[9]、農業氣候模擬[10]、農業經濟數據處理[11]等方面的應用，計算機從此成為農業科研人員的重要工具。

　　1.2農業信息技術2.0階段（1985—2002年左右）

　　基層農業生產人員對農業領域專家的迫切需求以及國外農業專家系統的成功經驗，使得國內學者開始關注農業專家系統的研究開發工作。中科院合肥智能機械研究所是國內較早開展農業專家系統開發的單位，研制的小麥施肥專家咨詢系統[12]在農業生產中發揮了重要的作用，此后國內學者陸續開發了生物育種[13]、小麥赤霉病預報[14]、水稻推薦施肥[15]、小麥條銹病流行程度趨勢預測[16]、麥田一代粘蟲測報[17]、飼料配方[18]、區域農業規劃[19]、稻縱卷葉螟管理[20]、棉花管理[21]、黃瓜病害診斷與防治[22]、果樹害蟲識別及防治[23]、冬小麥苗情診斷[24]、池塘高產養殖設計[25]、甜菜生產[26]、小麥綜合管理[27]、雞常見疾病診斷[28]、奶牛線性外貌評定[29]等一系列農業專家系統。1996—2002年“863”計劃持續在全國開展以農業專家系統為核心的智能化農業信息技術應用示范工程建設，這段時間農業專家系統技術取得了2項重大突破，一是出現了開發農業專家系統的平臺工具[30-33]，使農業技術人員不需要掌握軟件開發知識就可以開發農業專家系統，加速了農業專家系統在不同地區、不同農業動植物種類中的開發應用；二是農業專家系統的運行環境實現了由單機版向網絡版、移動終端版等多種環境的轉變[34-38]，加大了農業專家系統的推廣應用規模。在此基礎上，農業專家系統技術先后在全國23個省級示范區大面積推廣應用，取得了重大的社會經濟效益，形成了特有的“電腦農業”，并于2003年12月獲得世界信息首腦峰會大獎(WorldSummitAward)。

　　2國內農業信息技術發展存在的問題與形勢

　　2.1國內農業信息技術發展存在的問題

　　經過近30年的發展，國內農業信息技術已初步形成了包括農業大數據與云計算、農業傳感器與物聯網、動植物生命與環境信息感知、多尺度農業遙感信息融合、動植物生長數字化模擬與設計、農產品質量安全無損檢測、農業飛行器智能控制與信息獲取、農業機器人智能識別與控制、農業精準作業技術與裝備、全自動智能化動植物工廠等技術的智能化農業技術體系。但與美國、日本、歐盟等發達或地區相比，在技術創新能力、產業化水平和體制機制等方面均存在較大差距。

　　2.1.1核心關鍵技術多處于跟蹤階段

　　根據科技部《“十三五”數字農業領域國內外技術競爭綜合研究報告》，除“農業傳感器與物聯網技術”和“動植物生命與環境信息感知技術”達到了與國際并行的水平外，絕大多數的智能農業關鍵技術處于跟蹤階段，總體發展水平與國際領先水平平均相差12年。在基礎研究和領先優勢技術均不及主要發達，且基礎研究成果向優勢技術轉化的能力較弱。

　　2.1.2產業化水平總體落后

　　與領先相比，各項關鍵技術的研發仍處于實驗室、中試階段，而發達的相關技術已經進入了產業化階段。農業大數據、物聯網等新興技術在國內的應用研究相比于其他技術而言起步更晚，還基本處于實驗室階段，而其他技術正在逐步向中試階段邁進。

　　2.2國內農業信息技術發展面臨的形勢

　　2016年3月，谷歌(Google)旗下DeepMind公司開發的阿爾法圍棋(AlphaGo)擊敗韓國棋手李世石，全球掀起了新一輪人工智能浪潮。國際上發達高度重視人工智能技術與農業領域的融合，美國卡內基梅隆大學建立了農業機器人實驗室，提出智能農業研究計劃，預計到2020年，美國平均每個農場將擁有50臺連接物聯網的設備。日本2014年啟動實施“倡議創新/創造計劃”(Cross-MinisterialStrategicInnovationPromotionProgram，SIP)，并于2015年啟動了基于智能機械+IT的“下一代農林水產業創造技術”。英國精準農業研究中心在歐盟FP7支持下，正實施FutureFarm智能農業項目，研發除草機器人，替代化學農藥。加拿大聯邦政府預測與策劃組織在其發布的《MetaScan3：新興技術與相關信息圖》報告中指出，土壤與作物感應器（傳感器）、家畜生物識別技術、變速收割控制、農業機器人、機械化農場網絡、封閉式生態系統、垂直（工廠化）農業等技術將在未來5~10年進入生產實際，改變傳統農業。利用下一代人工智能技術改變傳統農業，已成為當今世界現代農業科技發展的大趨勢。2017年7月，發布《新一代人工智能發展規劃》，規劃中部署了“智能農業”產業升級重大任務，指出要研制農業智能傳感與控制系統、智能化農業裝備、農機田間作業自主系統等。建立完善天空地一體化的智能農業信息遙感監測網絡。建立典型農業大數據智能決策分析系統，開展智能農場、智能化植物工廠、智能牧場、智能漁場、智能果園、農產品加工智能車間、農產品綠色智能供應鏈等集成應用示范。為未來一段時間農業信息技術的發展指明了方向。

　　3農業新技術未來發展重點與建議

　　面向世界農業信息技術發展前沿，面向國內現代農業發展的重大需求，未來一段時間，農業信息技術的發展應以提高農業勞動生產率、資源利用率和土地產出率，促進農業發展方式轉變為目標，加強人工智能技術與農業領域融合發展的基礎理論突破、關鍵技術研究、重大產品創制、標準規范制定和典型應用示范，建立以“信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性服務”為特征的農業智能生產技術體系、農業知識智能服務體系和智能農業產業體系，支撐農業生產經營方式實現“電腦替代人腦”、“機器替代人力”、“自主可控替代技術進口”3個轉變，全面推進農業現代化進程。

　　3.1智能農業關鍵技術研發

　　針對農業“非結構化復雜農田作業環境與作業對象的生物特性”等特點，研究智能農業總體技術、理論方法、核心技術和軟硬件工具，構建智能農業應用的理論方法和技術架構體系。

　　3.2智能農業重大產品創制

　　面向現代農業產業發展和智能農業產業培育，創制并熟化一批農業智能感知、智能控制、自主作業、智能服務等智能農業重大技術產品，培育形成產業鏈條完整、產業集群度高的智能農業產業。

　　3.3智能農業技術集成應用

　　面向智能農業生產價值鏈，全面推進人工智能技術與農業深度跨界融合，建立高可控智能化植物工廠、智能農場、智能牧場、智能漁場、智能果園、農業裝備智能工廠、農產品加工智能車間和農產品綠色智能供應鏈等技術集成和應用模式，構建高效能、高效率、高效益的全新生產方式，保障農業生產安全，推進農業現代化進程。

　　3.4農業知識智能服務工程

　　重點面向農村地區農民和新型農業經營主體精準化、個性化主動服務的重大需求，構建面向農業生產、農民生活、農村生態、農村商務和基層政務等應用領域全過程、全環節的農業知識智能服務平臺，提供高效便捷、簡明直觀、雙向互動、視覺與聽覺相結合的農業知識主動服務。

　　參考文獻

　　[1]李莉.一個對農業實驗數據進行方差分析的計算機程序[J].河南農林科技,1981(9):38-40.

　　[2]劉正華.微型電子計算機在我院農業科學研究中已初步應用[J].南京農業大學學報,1982(2):126.

　　[3]張正鈾,區進明,甘虹,等.利用電子計算機預報農業產量[J].廣西科學院學報,1983(1):100-102.

　　[4]王遺寶.微型計算機在農業上的應用[J].上海農業科技,1983(5):19-20.

　　趙春江，楊信廷，李斌，李明，閆華