张成全1 张晓博1，2 高树琴1 郑聪聪1 张景尧1，2 文亚3 军4 王卓5 李铁6 赵洪龙1*将人工智能手艺深度融入农业出产实践，是提高农业出产效率、保障国度粮食平安的无效路子，也是给农业出产插上科技同党的主要行动。为了实现人工智能手艺和产物落地使用，并构成聪慧农业出产系统，最无效的体例是正在分歧类型农业生态区成立具有必然种植规模的聪慧农场示范样板，构成成套的手艺系统和可复制的推广范式，这也是查验并优化人工智能赋能农业出产结果的最高效的体例。文章阐发了发财国度典型聪慧农场的扶植经验，以及我国聪慧农场成长的现状，着沉切磋了我国“伏羲农场”聪慧农业出产系统建立的内容、实施径和使用实践；最初，对进一步高质量建立以“伏羲农场”为代表的我国特色聪慧农场出产系统提出。习总高度注沉人工智能正在农业中的使用和成长，指出“对准农业现代化从攻标的目的，提高农业出产智能化、运营收集化程度，帮帮泛博农人添加收入”。我国保守农业分离运营晦气于机械化、尺度化和新手艺推广，当前农业出产效率仅为非农财产的1/4摆布。规模化的农场有益于新手艺的集成、使用和推广。生齿老龄化、城镇化导致农村“空心化”现象加剧，鞭策地盘规模化运营是必然趋向。跟着社会成长和科技前进，成长聪慧农业已成为农业现代化的焦点内容，也是扶植农业强国的计谋制高点。因而，摸索规模化农场的聪慧农业成长径和模式，对我国农业现代化和农业强国扶植的意义严沉。为贯彻落实、国务院决策摆设，2024年10月，农业农村部印发《农业农村部关于鼎力成长聪慧农业的指点看法》，明白到2030年聪慧农业成长取得主要进展，农业出产消息化率达到35%摆布。随后，农业农村部印发《全国聪慧农业步履打算（2024—2028年）》，明白了公共办事能力提拔、沉点范畴使用拓展、示范带动等聪慧农业的三大步履共8项沉点使命。此中，正在实施聪慧农业示范带动步履中，提出了摸索聪慧农业将来标的目的，并支撑中国科学院持续摸索总结“伏羲农场”模式。当前，我国聪慧农业的成长还处于起步阶段，明白“伏羲农场”扶植的方针、内容及焦点科技支持，并了了若何借帮政策保障来推进其扶植，既是落实全国聪慧农业步履打算的环节内容，也是将来加速推广“伏羲农场”的主要根本。20世纪50年代，跟着计较机手艺的兴起，发财国度起头摸索计较机手艺取农业出产手艺的融合；80年代，日本等发财国度纷纷起头农业消息化的扶植并提出精准农业（precision agriculture）的概念。精准农业次要指通过地舆消息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、机械从动化和遥感手艺来提高农业出产的从动化和精准度，其加大了单个农场的规模。当前，通过操纵人工智能、机械进修、物联网等手艺，现代农业的成长曾经进入了智能化时代。智能机械人和智能无人机进行全过程田间巡检获取数据，人工智能模子按照大数据进行精准判断并供给功课决策，智能配备按照模子决策自从功课，使得农业出产愈加高效、愈加精准、进一步无人化和生态可持续。以美国为代表的聪慧农业的大数据堆集和算法模子成长处于世界领先地位，最具代表性的系统是约翰迪尔（John Deere）公司推出的“绿色之星”精准农业系统，以及孟山都公司的Climate FieldView平台。以“绿色之星”为例，约翰迪尔公司的农机上搭载全从动采集各项数据的传感器跨越300个，并依托其推广笼盖全球100多个国度的农机配备进行数据采集，以支持算法模子的开辟使用，实现“单株”级此外种植办理。美国的金伯利家庭农场，通过取约翰迪尔公司合做，正在高程度从动化机械进行做物出产的根本上，进一步采用约翰迪尔公司供给的物联网手艺和人工智能手艺，对农田土壤、景象形象数据等进行及时监测；连系大数据阐发，按照分歧的农田情况和做物需求，合理调整农业出产办法，制定个性化的施肥、灌溉、植保等办法，提高了农业出产效率和质量。不只如斯，该智能系统还可按照每一个农场的土壤天气特征，设想分歧年际间的性耕做办法，共同全程智能机械化功课，大幅降低了人力投入，实现4个全职人员办理3万亩耕地，并确保农业出产的可持续性。日本耕地面积稀少且分离，农业面对的劳动力欠缺问题逐年加剧，因而其次要推广小型机械，机械化程度高度发财，农机品种多样且购买成本低。久保田是日本首批起头对聪慧农业进行全面研究的农业配备制制商。久保田开辟的智能农业系统KSAS是基于云的农业办理支撑办事系统。它将久保田拖沓机、水稻插秧机和收割机取消息和通信手艺（ICT）集成正在一路，该系统操纵智妙手机、电脑（PC）和其他设备，通过从支撑KSAS的机械收集数据。KSAS图层化的农场数据办理系统以地图和大量数据为根本，对各类农业数据进行分层陈列，包罗土壤数据、做物发展数据、肥料和农药数据、水分办理数据、功课轨迹数据、产量和质量数据等，并将其取景象形象消息等联系起来。通过度析和操纵堆集的大数据，指点实现变量施肥和化学喷施。我国具有各级农垦集团93个，国有农垦农场近1800个，家庭农场近400万个，这些规模化农场为我国成长聪慧农业供给了载体根本。20世纪80年代，我国开辟了农业专家系统，操纵计较机手艺将专家学问系统使用于农业范畴，相关科研团队了我国聪慧农业的无益摸索。近年来，部门企业也纷纷进入聪慧农业赛道。目前，部门小规模的实践已取得显著成效，如通过人工智能（AI）小麦收成机和AI水稻收成机进行智能化办理实现降本增效，这些产物具备智能取从动调整功能，可以或许按照做物特征从动节制割台、滚筒转速和整车功课速度，显著降低收割功课的含杂率、破裂率和丧失率；通过开辟农业数字化平台，并连系传感器设备和物联网手艺，可为农户供给蔬菜、生果等做植全过程的数字化和智能化办理；部门互联网企业开展摸索人工智能正在动物工场智能化办理中的立异使用价值。比拟于欧美等发财国度从20世纪50年代就起头摆设，我国智能农业相关的研究起步较晚，但倒是国际上使用最早的国度之一。然而，正在后期农业从动化和消息化时代成长中，逐渐掉队于欧美日等发财国度。目前，我国的聪慧农业成长全体上照旧处于初级阶段。我国聪慧农业存正在的问题可总结为“四多四少”，即“盆景多、风光少”“根本研究多、使用实践少”“小面积示范多、大面积推广少”“点上手艺多，系统集成少”。导致这种现状的缘由，一方面是因为我国地形、天气十分复杂，形成农业类型多样，难以具有普适性的推广手艺和模式；另一方面是由于我国农业手艺研究及其产物多分离于分歧的科研团队和企业，难以无效进行遴选集成并使用推广；同时，我国高端农机配备和农业出产决策的次要模子算法大多来自国外，数据平安难以保障、数字产物权限的完整性和产物利用的长效性遭到严沉。因而，加速国内聪慧农业相关科技的研发，同时以聪慧农场的形式，集成并正在实践中筛选相关的产物，摸索国内自从的聪慧农业科技系统和推广模式，优化农业出产关系，是我国实现农业现代化和农业强国扶植的必由之。“伏羲农场”的摸索，旨正在处理我国农业现代化成长中的“四多四少”问题，建立自从可控的手艺和财产系统，无机融合农业种植“水肥土种密保督工”全链条数据要素，成立可推广、可复制的尺度化场景，为“智能时代”的农业现代化供给系统性处理方案，不变保障我国粮食平安。伏羲是华夏平易近族人文先始、三皇之一，是中国最早有文献记录的创世神。伏羲按照六合的变化，发现创制了占卜。这取17世纪科学家莱布尼兹发现的“二进制”具有同样的哲学根本。农做物发展发育受日夜更替、四时变化的调理，前人恰是通过中包含的“协调”“春种夏忙、秋收冬藏”“天人合一”等哲学思惟和占卜预测天气的变化，来指点人们进行农业劳做的过程。用“伏羲”定名，传达了保守文化取现代科学融合的。对于农业来说，即保守农业取现代消息、人工智能的融合。这种人取天然协调相处，通过预测、并操纵天然纪律，实现农业可持续高效成长。“伏羲农场”手艺集成立异系统将摸索我国保守的农业出产聪慧取现代科技立异深度融合的模式。“伏羲农场”以智能手艺为次要手段，通过农业出产全过程的数据采集，并操纵人工智能算法和模子正在消息空间成立农业出产的“孪生系统”，将农业出产全过程搬到消息空间进行自从进修和锻炼，以数据阐发为依托，实现农业出产全过程的智能化决策。再连系第3代智能农机配备实现精准变量的功课施行，最终实现智能、绿色、节本、减产、提质、增效的六风雅针（表1），从而处理将来“谁来种地、怎样种好地”的问题。通过“伏羲农场”建立（图1），冲破我国聪慧农业自从可控全链条手艺、数据、算法模子的焦点壁垒。农业办理的低效性表现正在时间的畅后性和空间的不均一性，从而导致水肥药办理的结果差、农资劳工耗损大。以“OODA”为指点准绳的闭环办理策略，能够正在农做物发展过程中及时发觉农田办理的需求，并正在空间上精准节制功课范畴，从而提高农做物动态办理的效率和智能化程度。为此，“伏羲农场”起首要通过农业传感手艺，及时动态、高通量、度、精准采集涉及农业出产全过程的“水、土、气、生”消息，成立数据底座；然后，建立支持“伏羲农场”运转的算力核心，实现对农业出产数据的及时快速处置；依托“伏羲农场”数据底座，建立并集成多种农业算法模子，自从生成包含种植前、种植中、种植后全过程的功课决策处方图，并通过通信收集将决策指令下发到“伏羲农场”出产现场；随后，依托第3代智能农机手艺系统，使用无人化新能源智能农机配备，集成无人驾驶、径规划、从动避障、功课质量等功能，完成精准变量功课。最终实现“农业九步法”的智能化落地，全面打制高质量（表1）的农业现代化出产模式。“伏羲农场”聪慧农业系统努力于打制我国农业新质出产力。要规划3—5年后，若何让年轻情面愿积极处置农业出产，并培训年轻人的技术，向“5小我办理5万亩”“一个平台办理5亿亩”“不下地也能种好地”的方针迈进。特别是引入AI、高端农机、生物手艺等新手艺，形成了新的劳动材料，为新型职业农夫进入农业出产供给帮帮。“伏羲农场”聪慧农业系统需要建立新型出产关系。通过结合资金平台、工程手艺尝试室、处所从管部分、农村合做社、小我的多要素投资合做，商定新型运营模式；通过科学手艺赋能财产升级、财产效益共享的机制，成立新型农业出产关系，实现村落复兴方针。通过成立“伏羲农场”农业根本设备尺度，打制全流程可控的实体，系统应对农业出产中的不确定性。针对分歧地域农业出产特征，既需要连系高效的中小型农场模式和我国现有农垦出产连队模式的劣势，也需要按照我国农业出产力和出产关系的特征，对农业财产模式和出产体例进行度有序升级。因而，正在“伏羲农场”建立中，抱负的根本扶植要求为：正在万亩级连片耕地四周成立“三室两厅、三库一塔”的根本功能模块，即“测土尝试室、育种尝试室、农机尝试室、科技厅、批示核心厅，农机库、农资库、粮库、烘干塔”，构成顺应分歧地区的“良种测试筛选—土壤消息监测—配备同一安排—数据敏捷融合—决策立即施行”一体化的聪慧农业单一节点。近几年，中国科学院研究团队取呼伦贝尔农垦集团以“伏羲农场”的思和，开展了一系列农业科技立异取实践验证合做。目前，操纵第3代智能农业机械，正在黑地盘农业出产中开展无人化功课的面堆集计达到1。82万亩，实现了少人化功课和降本节能。并针对玉米、大豆从产区，研发了基于人工智能大模子的“伏羲大脑”农业智能决策系统，实现了22个环节的种植辅帮决策的生成，初步构成“数字决策+智能农机”场景的建立。按照智能模子决策方案，正在200亩示范田中，操纵基于AI的水肥一体滴灌手艺，比农场原有雨养办理模式下减产24%摆布，比拟于农场的喷灌办理模式，正在节水36。7%的环境下减产2。2%。目前，“伏羲农场”正正在我国南方地域进行实践和推广，以摸索分歧生态区多样化的建立和办理模式（图2）。比拟于北方，南方丘陵山地多、地块小，复杂地貌功课对矫捷度更高的小型智能农机需求偏多，场景的模子算法需求愈加多样；而且南方无霜期长、复种指数高、水旱轮做现象比力常见，经济做物类型和种植轨制也愈加丰硕。因而，统一个农场对决策系统和农机需求的多样性、矫捷度要求更高。建立聪慧农场是全球的趋向。美国、日本、欧盟等农业发财国度和地域同样走正在摸索的前沿，但都是基于原有从动化配备、消息化节制和少数场景的决策系统进行农业出产模式的升级，目前还没有一个可间接正在我国全面推广使用的、成熟的聪慧农场模式。例如，美国约翰迪尔公司和日本久保田公司均依赖从动化配备，正在从动化功课方面已达到较高的智能化程度，可是目前其功课相对单一，正在我国多样化地形和耕做模式前提下（如水旱轮做、间做套做等），这些系统无法满脚中国聪慧农业成长的需求；拜耳公司正在农业数字化方面的成长敏捷，但正在智能配备范畴尚无相关产物，这导致其未能打通数据平台取智能配备之间的无效跟尾。别的，由于我国面对着国际农业商业不确定性大、聪慧农业环节手艺等现实问题，所以我国既不成能照搬国外的聪慧农场的模式，也不克不及沉走一遍国外聪慧农场的成长过程，因此必需加速成立一套中国特色的高程度聪慧农业成长模式，以保障国度粮食平安，实现高程度农业科技自立自强。当前，欧美日等农业发财国度和地域先辈的经验和产物，对我国聪慧农业的成长照旧具有很主要的自创意义。我国保守农业文明历经数千年的成长，积淀了极为丰硕的农业聪慧，并自成系统，如“六合人合一”的全体协调均衡不雅、“二十四节气”对天然纪律的精准总结、因时因地制宜的生态多样性成长不雅、精耕细做的可持续成长不雅等。这为现代聪慧农业的立异成长供给了极具价值的经验自创取理论启迪。中国特色的聪慧农场该当正在传承这些聪慧结晶的根本上，操纵新的手艺和新的消息进行，建立现代化的中国聪慧农业理论系统。并通过“一带一”辐射成长中国度，借此契机为缓解全球粮食危机、建立人类命运配合体贡献中国聪慧。习总指出：“成长新质出产力是鞭策高质量成长的内正在要乞降主要出力点。”“伏羲农场”聪慧农业系统涵盖了“劳动者—劳动对象—劳动东西”这3个环节要素，努力于打制我国农业新质出产力，为粮食平安和村落复兴扶植注入重生命力。②使用人工智能、大数据、物联网等手艺，建立聪慧农业平台，对农业出产系统进行全要素的数字化处置和阐发，为新农夫进入农业出产供给前提；将来的“伏羲农场”成长，要向对青年才俊发生极具吸引力的方针迈进，要让年轻情面愿，甚至竞相处置农业出产。最终方针要达到：成立1万小我才构成的专业手艺团队，通过农业财产全链条带动新农夫就业10万人以上；通过“藏粮于技”实现降本增效，达到亩均减产50千克、亩均增收200元，鞭策全国粮食减产250亿千克、农业出产利润添加1000亿元。习总进一步强调：“成长新质出产力，必需进一步全面深化，构成取之相顺应的新型出产关系”。因而，“伏羲农场”同时也要摸索新质出产关系，让农人共享科技所带来的盈利；推进聪慧农业科技立异的财产下沉，带动就业，促使农业全财产链的高质量成长，实现配合敷裕，鞭策村落复兴。“伏羲农场”终极愿景是通过规模化的农场建立和使用，构成一个笼盖并运营5万亩规模的尺度网格，成熟后将整套模式正在全国分歧生态区次要的产粮大县结构，取我国的家庭或者集体农场融合，辐射并帮力1万个多样化特征的聪慧农场集群。成立取我国农村生齿布局特征及其成长纪律相顺应的新型出产关系；最终构成“分可运转，聚可集群协做”的“伏羲农场”聪慧农业系统，改变耕地离散粗放式运营的现状，实现全国5亿亩耕地“一盘棋”高效运营的中国特色聪慧农业出产模式。正在科学手艺的帮力下成立“节本、减产、提质、增效、绿色、智能”的聪慧农场立异系统。焦点思是通过“以空间换时间”的策略，快速堆集取国际智能农业大平台媲美的海量高质量数据，以加速建立聪慧农业大数据壁垒的程序；迭代原有固定法则的农业模子，成立具有式迭代功能的农业人工智能算法模子平台；集成自从的智能农业配备，实现5亿亩耕地的率先智能化，正在我国新一轮高尺度农田扶植中，正在部门典型生态区开展试点，协同鞭策“伏羲农场”取高尺度农田扶植，并进一步加强试点区域聪慧农场合需的根本设备扶植，将“伏羲农场”放正在农业出产实践的一线进行和优化。我国将鞭策处所职业教育机构成长取“伏羲农场”扶植协同推进。按照我国将来农业成长需求，建立人才当场培育和手艺立异当场摸索的新机制，培育一批交叉型人才步队，为本地储蓄人才和手艺，培育财产。协同中国科学院、农业农村部、教育部和国度数据局的资本和力量，加速冲破保守数据采集体例中低效、低性价比、低质量的手艺妨碍，并成立相关尺度和联动机制。张成全中国科学院计较手艺研究所正高级工程师。次要研究范畴：智能农业、人工智能、智能农机配备等。赵洪龙中国科学院计较手艺研究所高级工程师。次要研究范畴：智能农业、农业大数据、做物模子、计较生物学等。张成全， 张晓博， 高树琴， 等。 “伏羲农场”：聪慧农业手艺集成立异的实践摸索取思虑。 中国科学院院刊， 2025， 40(2)！ 301-309。