中国农业大学信息与电气工程学院教授 李道亮
无人农场、智慧农场是近年来农业领域的热门话题。原因很简单，因为农业劳动力在世界范围内都呈下降趋势。据联合国开发计划署统计，美国从1930年左右，日本、意大利、法国从1960年开始，农业从业人口占比迅速下降，如今，发达国家农业从业人口占比基本都在3％-5％，最少的国家以色列仅有约0.9％。
目前我国的农业从业人口占比大约是28％，且还在持续下降当中，预计未来30年内会下降到5％左右，且平均年龄是55岁，“60后”和“70后”是主力军，剩下则是“50后”和“85后”。这就意味着在25年后，中国农业主力军将全部退出农业。另一方面，中国劳动力成本也在不断增加，部分地区农忙时分，每天200元也雇不到人。
这就产生一个问题，将来谁来从事农业劳动？唯一的答案就是机器，机器替代人是一个必然的方向。这也使得产业界和学术界对无人农场、智慧农场的讨论有了现实意义。
机器换人的前提是机器需要具备三种能力：第一是感知，包括感知光、温、水、肥、热等生产环境，感知作业对象和装备状态等；第二是通信，也就是网络化；第三是具备智慧“大脑”，某种意义上这个大脑的智能程度不亚于人类。
要想达到这三种能力，需要具备三种技术来武装：一是物联网，让装备有感知能力和通信能力；二是大数据，有了物联网之后，大数据自然就会形成，然后对数据进行精准挖掘与分析，促使农业生产走向精准，从而解决农业生产效率、生产质量和农业可持续发展的问题；三是人工智能，也就是机器智能化。
所以，未来30年中国农业应该会发生巨大变革，在中华大地延续了五千年的农业将会实现华丽转身，完成从传统农业向现代农业的跨越，同时无人化也逐渐成为现代农业发展的一种潮流。
那么，什么是无人农场？事实上，无人农场不等同没有人，实际上保留了人，但同时依靠机器进行作业，从而促使作物产量提升、资源利用率提高，水、肥、药施用量减少，保证农产品质量安全，实现农业绿色可持续发展。
笔者认为，这样的“智慧农场”，将来一定会按照三个阶段来发展：第一阶段，传统劳动力或人不进入农场，但是需要人力进行远程控制的无人农场；第二阶段，演变为无人值守的农场，只保留一台无人机，虽然在农场内看不见人，但是实际上后面有4个人在远程操作这台无人机完成作业。还可以争取单人操作，尽量减少操控人员的数量；第三阶段，当人工智能发展到高级阶段，所有的作业便可由高级的无人系统自主决策指挥机器完成，也就是说，机器本身知道何时下地干活，何时回车库，所有的作业均由机器完成，这就是无人农场的最高级阶段。
值得关注的是，无人农场主要涉及以下四大关键技术：物联网、大数据、人工智能和机器人。
物联网主要解决的是农业作业环境的感知、通信问题。所以，物联网的核心就是“云网端”：云是大脑，网就是各种通信，如5G、无线网络、卫星通信、北斗系列的各种通信方式。
机器视觉相当于机器人的眼睛，它对作物长势、动物行为会进行一个判断，即通过视觉和人工智能、机器学习的结合，让机器对动物和植物进行一次精准的判断，然后对其营养或饲料投喂进行精准配给。这便是种植或养殖的核心技术。
其次就是人工智能，虽然现在仍然只能叫“初级人工智能”，即基于大数据的人工智能，这让机器拥有了人的思维方式，也就是控制的策略，甚至比人还精准。通过模拟人的思维进行科学准确的决策，再给装备发送指令，从而进行精准的控制。
最后一方面就是装备集成。除了无人机、无人驾驶和挤奶机器人等农业机器人相对成熟以外，国外的蔬菜、水果分拣包装机器人也比较成熟了。现在农业机器人任务中比较困难的是蔬菜的收获，目前欧洲、日本农场也未能实现智能化采摘。所以，这方面目前尚有诸多挑战。
让机器和人一样具有感知、驱动、导航、作业的能力是未来科研努力的方向，等这四方面真正成熟落地，就真正地实现了自主无人系统的搭建，无人农场才真正达到智慧的“无人境界”。
一项新技术从产生到完全推广需要很长时间，因此，我们应从现在开始就着手布局，从发展的角度去提问题、去研究、去攻关，不断推进相关产业发展，这将必然会对我国的农业现代化发展产生重大促进作用，也将助力2035年我们国家基本实现社会主义现代化。
