智慧農(nóng)業(yè)是新一代信息技術與農(nóng)業(yè)決策、生產(chǎn)、流通交易等深度融合的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式與綜合解決方案，通過對人、機、物等的全面連接，一方面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行全流程跟蹤式監(jiān)測、管理，以數(shù)據(jù)驅動技術流、資金流、人才流、物資流，實現(xiàn)更為高端化、智能化、綠色化的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的種、管、采收、儲存、加工等。

　　1、智慧農(nóng)業(yè)的基本概念

　　智慧農(nóng)業(yè)是新一代信息技術與農(nóng)業(yè)決策、生產(chǎn)、流通交易等深度融合的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式與綜合解決方案（詳見圖1），通過對人、機、物等的全面連接，一方面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行全流程跟蹤式監(jiān)測、管理，以數(shù)據(jù)驅動技術流、資金流、人才流、物資流，實現(xiàn)更為高端化、智能化、綠色化的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的種、管、采收、儲存、加工等；另一方面打通供需連接渠道，打造快速、高效、精準的農(nóng)業(yè)產(chǎn)銷生態(tài)系統(tǒng)，重塑農(nóng)業(yè)與消費者之間雙向互動關系，構建起覆蓋農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全新生產(chǎn)和服務體系。

　　智慧農(nóng)業(yè)不是新一代信息技術在農(nóng)業(yè)的簡單應用，而是具有更為豐富的內(nèi)涵和外延，它既是農(nóng)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型的具象化、系統(tǒng)化呈現(xiàn)，同時也是一種新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)，將重塑生產(chǎn)形態(tài)、供應鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，在推動農(nóng)業(yè)提質、增效、降本、綠色、安全發(fā)展等方面蘊含著巨大潛力。

　　2.核心邏輯：數(shù)字孿生與定制化生產(chǎn)

　　智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的具體形態(tài)。數(shù)字化發(fā)展是以新一代信息技術（NextGenerationICT）1的研發(fā)應用為基礎支撐，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)全流程數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為目的的技術范式革新2。數(shù)字化發(fā)展需要具備一個由硬件與軟件所共同構筑的，集“感知、傳輸、計算、存儲、應用”等為一體的“閉環(huán)”。通過“閉環(huán)”的不斷迭代與升級，產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步數(shù)字孿生（DigitalTwin），以及定制化生產(chǎn)邁進。

　　（1）控制論、閉環(huán)、反饋與智慧農(nóng)業(yè)

　　1948年諾伯特·維納（NorbertWiener）的代表性著作《控制論》出版，成為一個時代開啟的標志。維納將這本書的副標題取為“關于在動物和機器中控制與通信的科學”，指出無論是機器還是動物，一切能夠適應周圍環(huán)境變化，具備自主決策能力的“智能”系統(tǒng)都包含有信息提取、信息傳輸、信息處理、信息存儲和信息利用等環(huán)節(jié)，而閉環(huán)和反饋在整個系統(tǒng)中占據(jù)基礎性地位（所謂的“智能”行為不過是這套機制運作的外在表現(xiàn)）。控制論以高度抽象的方式揭示了包括生物、機器、經(jīng)濟社會等在內(nèi)的一切簡單或復雜系統(tǒng)在面對不斷變化的周邊環(huán)境與不確定性時自主運行的本質規(guī)律。

　　在新一代信息技術大范圍普及的今天，信息的主要表現(xiàn)形式與承載主體就是存儲在各類電子計算機中的二進制數(shù)據(jù)。實現(xiàn)有效控制的前提——對信息的有效組織，本質上就是對承載信息的數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、分析與利用。在數(shù)據(jù)大量增長、數(shù)據(jù)來源和種類多樣化、數(shù)據(jù)快速生成、數(shù)據(jù)質量有待提升、數(shù)據(jù)價值密度不高的時代背景下，解決好“數(shù)據(jù)從物理世界中來，到物理世界去”的問題是實現(xiàn)“智能”的關鍵。無論是一臺智能農(nóng)機，還是一間智能大棚，或是一個智能農(nóng)場，構建有效的信息流，消除不確定性，快速做出最優(yōu)決策的重點都是打造一個完整的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

　　完整、準確的數(shù)據(jù)采集是閉環(huán)的起點。對于一個系統(tǒng)而言，其所處的外部環(huán)境復雜多變，自身運行狀態(tài)也會時刻改變，如果不能夠及時、準確地掌握外部環(huán)境情況和內(nèi)部運行狀態(tài)，就難以提取出有效信息，減小不確定性。目前能夠采集溫度、濕度、氣壓等多物理量的傳感器已開始廣泛應用，讓系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)量更大、質更優(yōu)。

　　網(wǎng)絡為數(shù)據(jù)在閉環(huán)中流動提供管道。智能行為實現(xiàn)的前提是構建閉環(huán)，實現(xiàn)反饋控制，需要系統(tǒng)中各個部分相互連接、相互溝通、相互交流。與動物的神經(jīng)系統(tǒng)相似，網(wǎng)絡為數(shù)據(jù)采集交互、分析處理和反饋執(zhí)行聯(lián)通可靠通道，是“大閉環(huán)”各部分連接的紐帶。5G等新一代網(wǎng)絡技術是系統(tǒng)內(nèi)各部分互聯(lián)互通和無縫集成的關鍵技術支撐。

　　科學、準確的數(shù)據(jù)分析是閉環(huán)核心。一個系統(tǒng)要實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)閉環(huán)和反饋控制的智能行為，除了充分感知周圍環(huán)境和自身狀態(tài)以外，還需要對提取的信息進行分析和處理。對數(shù)據(jù)進行加工、分析和處理，為智能行為的實現(xiàn)提供決策依據(jù)。人工智能等技術的快速發(fā)展為實現(xiàn)更高層次的智能決策開辟了新路徑。

　　精準、高效的執(zhí)行是閉環(huán)的終點。系統(tǒng)的智能行為最終體現(xiàn)為一系列動作及其產(chǎn)生的積極效果。執(zhí)行是在數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析的基礎上發(fā)出指令，做出行為，產(chǎn)生效果。

　　數(shù)字孿生是基于上述理論的高層次實踐，其依托知識機理、仿真技術為物理實體在虛擬空間創(chuàng)建數(shù)字孿生體或者應用場景，模擬、反映物理世界的狀態(tài)和行為?；诙嗑S度的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，預測物理個體（系統(tǒng)）的未來狀態(tài)，以實現(xiàn)物理上的組織性加強、精準性提升和不確定性緩解（盧陽光，2020；殷浩棟等，2020）。由于數(shù)字孿生在產(chǎn)品開發(fā)、監(jiān)督和驗證及應對突發(fā)情況等方面的顯著成效，數(shù)字孿生逐漸在牲畜家禽養(yǎng)殖、作物種植、智能農(nóng)場管理等農(nóng)業(yè)領域得到了推廣與應用。

　　智慧農(nóng)業(yè)之所以能實現(xiàn)精準、高效、低碳的發(fā)展目標，就是將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“靠天靠地靠簡單勞動投入”的落后生產(chǎn)模式轉變?yōu)椤翱筛兄?、可控制、可預測”智能化生產(chǎn)模式。智慧農(nóng)業(yè)根據(jù)各種類型的生產(chǎn)模型、系統(tǒng)規(guī)則與數(shù)據(jù)集合對農(nóng)業(yè)知識進行數(shù)字固化，通過在虛擬空間建構物理對象（動植物、運動軌跡）的實時、精準數(shù)字化映射，面向增產(chǎn)、提質等應用需求，展開分析量化的預測和決策反饋，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全流程的優(yōu)化。正因如此，智慧農(nóng)業(yè)需要系統(tǒng)化、全局性的發(fā)展方案，任何單一種類和單一環(huán)節(jié)的技術缺失都無法促成農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉型。任何一個節(jié)點存在未連接的問題，整個閉環(huán)的數(shù)據(jù)感知、采集、傳輸和處理將難以有效實現(xiàn)，整個系統(tǒng)就難以實現(xiàn)“智能”運行。

　　（2）服務化延伸：智慧農(nóng)業(yè)的增收邏輯

　　智慧農(nóng)業(yè)可以通過對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的服務化延伸實現(xiàn)增收增效，這源于新一代信息技術的三次產(chǎn)業(yè)融合拓展了農(nóng)業(yè)的多功能性。新一代信息技術能夠創(chuàng)新服務供給內(nèi)容、改變服務供給方式（江小涓、羅立彬，2019）。在傳統(tǒng)“人對人”“點對點”的生產(chǎn)過程當中，勞動力是主要的供給要素，難以引入新的技術和設備，缺乏規(guī)模經(jīng)濟。勞動生產(chǎn)率不僅長期保持不變（江小涓，2017），也很難對于其他產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生技術的外溢效應。一些新興、小眾的服務由于相對高昂的獲客成本和低頻次的需求而難以存活。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)具有這個特點，內(nèi)卷化現(xiàn)象較為常見，沒有發(fā)揮出多元價值。

　　新一代信息技術與產(chǎn)業(yè)的融合使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展愈發(fā)表現(xiàn)出顯著的差異化、服務化和敏捷化。不同于一般意義上的效率提升，智慧農(nóng)業(yè)在服務化方面的影響包括依托新一代信息技術的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸、農(nóng)耕文明傳承、山水田園生活意境表達等。一方面通過更多樣化的連接形式，重塑生產(chǎn)者與消費者之間的關系，不僅包括物質生產(chǎn)、實物銷售，還有內(nèi)容體驗與服務享受等。智慧農(nóng)業(yè)通過訂單式作業(yè)、云上參與、視頻直播等方式，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)憑借“原生態(tài)”“定制化”“生活化”的標簽，變現(xiàn)自然景觀、文化價值、勞動凝聚等。另一方面新一代信息技術以更為低成本的數(shù)字化方式，消除物理隔閡、打通連接渠道，幫助以往難以單獨存活的小眾供需實現(xiàn)“線上規(guī)?；?，有效的將“長尾供需”轉變?yōu)榭梢杂@益的“大市場”。尤其是，中國是一個具有超大規(guī)模統(tǒng)一市場的國家，消費者眾多、小眾消費規(guī)模龐大，能夠支持多種新模式新業(yè)態(tài)的發(fā)展壯大。如新一代信息技術能夠幫助城市消費者以更便捷的方式參與耕種飼養(yǎng)，還能通過認養(yǎng)、認種的方式為農(nóng)產(chǎn)品溢價買單。

　　本文節(jié)選自：中國信息通信研究院政策與經(jīng)濟研究所與中國人民大學智慧農(nóng)業(yè)與數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展研究中心聯(lián)合發(fā)布的《中國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展研究報告——新一代信息技術助力鄉(xiāng)村振興》