《中國信息化》雜志獨(dú)家采訪了IEEE高級(jí)會(huì)員、IEEE 計(jì)算智能（CIS）上海分會(huì)主席、教育部設(shè)施農(nóng)業(yè)網(wǎng)上合作研究中心主任、同濟(jì)大學(xué)教授徐立鴻，為大家解密人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的最新研究與應(yīng)用。

　　徐立鴻介紹，同濟(jì)大學(xué)2011年建立了國家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，近年來參與的兩個(gè)863項(xiàng)目分別是設(shè)施農(nóng)業(yè)植物工廠化生產(chǎn)低碳環(huán)境控制和溫室植物生長數(shù)字化與可視化過程再現(xiàn)。

　　設(shè)施農(nóng)業(yè)也就是人們常說的溫室技術(shù)，是一種采用人工技術(shù)手段，改變自然光、溫、濕、氣（CO2）、營養(yǎng)灌溉等條件，創(chuàng)造適宜動(dòng)植物生長的理想環(huán)境，使之能夠全天候生長的設(shè)施工程。

　　“這類研究我們已經(jīng)做了20年，獲得了國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。十二五期間又繼續(xù)進(jìn)行了以上兩個(gè)子項(xiàng)目的研究。植物的生長要依靠溫度、濕度、光照、二氧化碳、灌溉、營養(yǎng)等因素，非常復(fù)雜，我們對作物生長機(jī)理缺少深入的了解，需要研究智能算法來進(jìn)行調(diào)控。”

　　要實(shí)現(xiàn)對溫室作物生長環(huán)境的智能調(diào)控，首先要充分獲取相關(guān)信息。徐立鴻老師的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套溫室調(diào)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，采取了“4+1”的架構(gòu)。第一層是感知網(wǎng)絡(luò)或者傳感網(wǎng)絡(luò)，采集包括溫度、濕度、光照、二氧化碳、土壤溫度濕度、營養(yǎng)、水分等信息，同時(shí)還采用了圖像識(shí)別技術(shù)收集其他植物生長信息；第二層是現(xiàn)場控制系統(tǒng)，可以在本地進(jìn)行一些簡單的調(diào)控處理。例如當(dāng)現(xiàn)場控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)溫室內(nèi)溫度過高，則需要馬上打開天窗等調(diào)節(jié)手段；第三層是中心管控一體化系統(tǒng)，其核心是他們研發(fā)的國家發(fā)明專利成果“溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)控制算法”，用此實(shí)現(xiàn)對整個(gè)園區(qū)各溫室植物的生長環(huán)境的優(yōu)化控制；第四層就是云服務(wù)器系統(tǒng)，匯聚來自各溫室信息，通過人工智能算法和大數(shù)據(jù)等技術(shù)對溫室植物生長和氣候環(huán)境建立模型，以代替過去的經(jīng)驗(yàn)判斷。“4+1”的一是指手機(jī)等終端設(shè)備，使用戶可以在移動(dòng)終端隨時(shí)了解溫室內(nèi)的情況并進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)調(diào)控。

　　得益于人工智能等技術(shù)，設(shè)施農(nóng)業(yè)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)多因子調(diào)控和節(jié)能低碳等環(huán)境調(diào)控措施。

　　溫室植物生長數(shù)字化與可視化過程的虛擬實(shí)現(xiàn)則主要依靠VR技術(shù)在計(jì)算機(jī)上模擬植物生長和調(diào)控過程，可以進(jìn)行調(diào)控決策優(yōu)化。深度學(xué)習(xí)技術(shù)可以從獲取的視頻或者圖像中獲取葉片的亮度、顏色變化等信息，判斷出植物體內(nèi)氮磷鉀元素含量從而推斷其營養(yǎng)狀況指導(dǎo)灌溉控制。

　　在國家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心控制實(shí)驗(yàn)室，有一個(gè)建在沙盤上的可以調(diào)控的模擬溫室，它與真實(shí)溫室和計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)三方聯(lián)動(dòng)，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，力求準(zhǔn)確建立溫室作物與環(huán)境的相關(guān)模型、優(yōu)化植物生長的全過程和相關(guān)的調(diào)控技術(shù)，“破譯”植物生長“密碼”。

　　產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用即將爆發(fā)

　　荷蘭是設(shè)施農(nóng)業(yè)農(nóng)產(chǎn)品凈出口額的“世界冠軍”，設(shè)施農(nóng)業(yè)世界一流。其如此高的土地生產(chǎn)率得益于設(shè)施農(nóng)業(yè)，有數(shù)字表明溫室和大田的產(chǎn)出比為8:1。

　　要真正實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的智能調(diào)控與管理，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和人工智能等技術(shù)是必不可少的，尤其是在無公害蔬菜、水果等優(yōu)質(zhì)安全的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中必不可少。近年來我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平達(dá)到了一個(gè)較高階段，人們對農(nóng)產(chǎn)品的安全優(yōu)質(zhì)要求越來越高。因此，用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和人工智能等技術(shù)武裝的設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化前景較為樂觀。

　　上海是農(nóng)業(yè)部信息化試點(diǎn)城市，目前在推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的行動(dòng)計(jì)劃?；ヂ?lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)必須結(jié)合互通，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說，物聯(lián)網(wǎng)是內(nèi)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)則是外網(wǎng)，內(nèi)外網(wǎng)互通，才能真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)境友好生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)前規(guī)劃，產(chǎn)中管控，產(chǎn)后加工、存儲(chǔ)、物流及電子商務(wù)等多環(huán)聯(lián)動(dòng)。才能實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的溯源。

　　同時(shí)，徐立鴻表示，物聯(lián)網(wǎng)獲取的是真正的客觀信息，比起需要手工錄入的信息，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集的信息不能作假，更為真實(shí)，在無公害或者有機(jī)種植時(shí)更為可信。比如農(nóng)藥用量如果以人為填報(bào)為主，信息容易作假。對農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留進(jìn)行抽樣檢測也是事后行為，不如對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程全程監(jiān)控，例如對土壤中有害成分、植物的病蟲害情況等進(jìn)行檢測，對保證農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)安全生產(chǎn)更為有效。

　　徐立鴻認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的各類傳感器是一個(gè)關(guān)鍵因素。為此，智能感知技術(shù)成為關(guān)鍵技術(shù)。

　　人工智能是用機(jī)器模擬人的智能，其核心是智能算法。近年來由于深度學(xué)習(xí)算法的誕生，使得諸如語音識(shí)別、圖像處理等智能感知技術(shù)躍上一個(gè)新臺(tái)階。這些極大的促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)感知產(chǎn)品的研發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的進(jìn)一步推廣。隨著智能手機(jī)的普及，手機(jī)掃碼、拍照等使得物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)更加容易獲取。再加上大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)可以提供遠(yuǎn)程服務(wù)，人們對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更加清晰與迫切，物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)并將持續(xù)爆發(fā)。

　　徐立鴻老師還提到仿生機(jī)器魚在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)最早在美國應(yīng)用于水源保護(hù)和水源質(zhì)量監(jiān)測等領(lǐng)域。將仿生機(jī)器魚納入水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控管理和水質(zhì)監(jiān)測中也是其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的未來方向。

　　目前的水質(zhì)監(jiān)測主要依靠在池塘中安放固定傳感器，只能監(jiān)測固定點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，且傳感器容易損壞，影響捕撈。攜帶水質(zhì)傳感器的機(jī)器魚可以實(shí)時(shí)獲得不同位置的三維水質(zhì)數(shù)據(jù)，這對水產(chǎn)養(yǎng)殖是非常有益的。但機(jī)器魚走向應(yīng)用還有一個(gè)過程，目前還存在運(yùn)動(dòng)速度、水下通訊能力、續(xù)航能力不理想等問題。

　　“雖然我國在人工智能核心算法研究領(lǐng)域還是跟跑，但國人喜歡跟風(fēng)也有它積極的一面，它會(huì)反過來推動(dòng)技術(shù)發(fā)展。市場化強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，而應(yīng)用又反過來促進(jìn)研究。另外，把現(xiàn)有的人工智能技術(shù)用好，也能提升其市場化水平。” 徐立鴻說。

　　在學(xué)習(xí)了45首披頭士的歌曲后，索尼公司的一項(xiàng)人工智能項(xiàng)目已經(jīng)可以寫出一首完全披頭士風(fēng)格的歌曲。令高曉松大為感慨幸虧自己沒有生在人工智能時(shí)代。隨著人工智能的商業(yè)化應(yīng)用逐步浮出水面，人工智能在各個(gè)行業(yè)開始全面開花結(jié)果。