“很多年輕人不知道，過(guò)去在農(nóng)村一個(gè)人一頭牛，一天能耕幾畝地？”中國(guó)工程院院士羅錫文略顯激動(dòng)地豎起兩根手指，“兩畝。而現(xiàn)在，如果我們的農(nóng)民能用上無(wú)人駕駛旱旋耕機(jī)，哪怕每天只讓機(jī)器工作10小時(shí)，也能自行耕種200畝土地?！?/p>
這是4月28日，在江蘇大學(xué)舉行的2025耒耜會(huì)議上的一幕。同樣在這場(chǎng)行業(yè)高峰論壇現(xiàn)場(chǎng)，江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院副院長(zhǎng)劉繼展發(fā)出“靈魂之問(wèn)”：“如今很多農(nóng)民60歲都算‘年輕人’，普遍70歲以上還在從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如果仍按傳統(tǒng)方式耕作，如何滿(mǎn)足發(fā)展需求？”
耒耜，中國(guó)古代對(duì)農(nóng)具的統(tǒng)稱(chēng)，在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)成為農(nóng)機(jī)裝備的代名詞?！拔覀兣e辦耒耜會(huì)議，共同圍繞‘AI賦能農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力’深入討論，就是貫徹農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)部署要求，補(bǔ)足農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展短板弱項(xiàng)的重要舉措?！苯K大學(xué)黨委書(shū)記李洪波面向來(lái)自86所高校院所的院士、專(zhuān)家及36家企業(yè)負(fù)責(zé)人在內(nèi)的300余位嘉賓表示。
現(xiàn)實(shí)迫切性，催生農(nóng)機(jī)轉(zhuǎn)型
農(nóng)機(jī)裝備更新呼喚AI元素融入，當(dāng)前已成行業(yè)共識(shí)，背后的現(xiàn)實(shí)迫切性不言而喻。
“舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，棉花打頂。”劉繼展介紹，棉花種植有道“打頂”工序，要把棉花頂上的芽剪除，促進(jìn)側(cè)枝發(fā)育，提高產(chǎn)量。但修剪過(guò)程并不容易，直至目前仍以人力為主，即便能用傳統(tǒng)機(jī)械輔助，勞作強(qiáng)度依舊很高。
中國(guó)工程院院士趙春江也注意到，農(nóng)機(jī)如不發(fā)展，很可能制約農(nóng)業(yè)進(jìn)步，“伴隨農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移、勞動(dòng)力減少和老齡化問(wèn)題，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要性愈發(fā)凸顯?！?/p>
“不知道在江蘇請(qǐng)一名經(jīng)驗(yàn)成熟的農(nóng)機(jī)手要多少錢(qián)？”羅錫文現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)。老專(zhuān)家停頓數(shù)秒，放慢語(yǔ)速繼續(xù)說(shuō)到，在廣東，農(nóng)忙時(shí)一名熟練的駕駛員一天工資500元，“大家想想，普通農(nóng)民種一畝地收入多少錢(qián)？讓他們花500元錢(qián)雇一個(gè)人干一天活，真的請(qǐng)不起。”
在勞動(dòng)力成本上漲、人手減少的情況下，農(nóng)機(jī)裝備已被時(shí)代推到臺(tái)前，加速迭代升級(jí)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必選項(xiàng)。
事實(shí)上，國(guó)家也在加快部署。3月28日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議指出，農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展要堅(jiān)持面向農(nóng)業(yè)需求、聚焦重點(diǎn)領(lǐng)域，從突破基礎(chǔ)技術(shù)、完善創(chuàng)新體系、培育優(yōu)質(zhì)企業(yè)、打造產(chǎn)業(yè)集群等方面綜合施策，加快標(biāo)志性產(chǎn)品研制和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。
既如此，怎樣讓農(nóng)機(jī)“聰明”起來(lái)？
“我們一直說(shuō)‘智慧農(nóng)業(yè)’，但找了很久都沒(méi)查到明確概念，于是總結(jié)了一段話(huà)?！绷_錫文闡釋?zhuān)腔坜r(nóng)業(yè)是生物技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)和智能裝備等先進(jìn)技術(shù)深度融合形成的集數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)和智慧化管理于一體的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式。
通俗來(lái)講，就是要讓傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)從純粹的機(jī)器變得“像個(gè)人”，甚至能代替人類(lèi)識(shí)別和研判基礎(chǔ)信息。
在這樣的期待下，科研端和生產(chǎn)示范端已有具象化的轉(zhuǎn)變——
清晨的農(nóng)場(chǎng)，搭載多光譜相機(jī)的無(wú)人機(jī)從麥田上方掠過(guò)，AI系統(tǒng)隨即彈出預(yù)警信息：提防條銹病早期感染。
正午的大田里，一輛無(wú)人運(yùn)糧車(chē)緊緊跟隨著一部無(wú)人收割機(jī)。兩臺(tái)農(nóng)機(jī)以位置誤差均小于5厘米的間距同速行進(jìn)，使得水稻一經(jīng)收割便被悉數(shù)裝入運(yùn)糧車(chē)的車(chē)斗。當(dāng)感知車(chē)斗盛滿(mǎn)后，“機(jī)智”的運(yùn)糧車(chē)還能自動(dòng)導(dǎo)航至指定地點(diǎn)“卸貨”，隨后再返回收割機(jī)旁作業(yè)。
傳統(tǒng)植保領(lǐng)域也是如此。中國(guó)工程院院士陳劍平手指會(huì)場(chǎng)屏幕：“人工智能已開(kāi)始重塑?chē)?guó)內(nèi)植保體系，并在有害生物監(jiān)測(cè)及遷飛預(yù)警、農(nóng)藥創(chuàng)新研制、綠色防控技術(shù)、智能植保裝備等領(lǐng)域裂變出廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。”
“雖有迫切的現(xiàn)實(shí)訴求，但令人振奮的是，農(nóng)業(yè)機(jī)器人正逐步由科研示范向農(nóng)業(yè)自主作業(yè)過(guò)渡?！壁w春江說(shuō)。
技術(shù)雖有進(jìn)步，壓力也不小
5月的大棚里，一臺(tái)全自動(dòng)無(wú)人作業(yè)機(jī)械臂正在采摘高架草莓。若是切換至這臺(tái)機(jī)械臂的“視角”，不難發(fā)現(xiàn)“視野”里每顆草莓都有一塊獨(dú)立的跟蹤成像區(qū)域，一旦對(duì)焦，機(jī)械臂就會(huì)調(diào)取芯片數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像進(jìn)行比對(duì)，只要判定果實(shí)成熟，機(jī)械爪隨即跟上，執(zhí)行摘果指令。
“AI加持下，農(nóng)機(jī)應(yīng)該更為靈巧?！眲⒗^展直言，這種改變不僅是把人工智能的語(yǔ)音交互和數(shù)據(jù)讀取“移花接木”到傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)上，更要全面賦予農(nóng)機(jī)“新面貌”。
為此，劉繼展團(tuán)隊(duì)將目光鎖定在獼猴桃采摘上。
“中國(guó)是全球獼猴桃種植面積最大的國(guó)家，總種植面積超過(guò)300萬(wàn)畝。獼猴桃成熟后采摘作業(yè)如不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)下降、市場(chǎng)窗口期減少并對(duì)樹(shù)體健康造成損害，進(jìn)而影響整條產(chǎn)業(yè)鏈。”團(tuán)隊(duì)成員告訴記者，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，每年因采摘不及時(shí)導(dǎo)致的獼猴桃果實(shí)損失超過(guò)20億元。
正是基于這一背景，團(tuán)隊(duì)2022年開(kāi)始立項(xiàng)，2023年6月搭建了第一臺(tái)采摘樣機(jī)并于當(dāng)年8月進(jìn)行測(cè)試。去年6月，又開(kāi)始進(jìn)行二代機(jī)研發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)了從單臂獨(dú)立采摘“每小時(shí)1000克”向多臂聯(lián)合采摘“每小時(shí)3200克”跨越，并做到夜間采摘和自主行走一鍵作業(yè)。
“集成并發(fā)展相關(guān)AI技術(shù)后，我們迎來(lái)了里程碑式的提升。但也應(yīng)看到，按照國(guó)內(nèi)種植面積估算，大約需要10萬(wàn)臺(tái)這樣的機(jī)器人才能滿(mǎn)足采摘需要。”劉繼展說(shuō)。
技術(shù)雖有進(jìn)步，挑戰(zhàn)仍然巨大。不只量產(chǎn)和普及有難度，部分關(guān)鍵核心技術(shù)與數(shù)據(jù)互聯(lián)也面臨破局的需要。
“復(fù)雜環(huán)境里機(jī)器感知不精準(zhǔn)、機(jī)械臂‘手—眼—腳—腦’協(xié)調(diào)難、末端執(zhí)行器不靈巧等，都是眼下要攻關(guān)的難題?！壁w春江說(shuō)，例如不同果實(shí)的耐壓特性如何區(qū)分，抓取時(shí)該用多大力道；起風(fēng)時(shí)，如何追蹤動(dòng)態(tài)的果實(shí)；對(duì)于果梗纏繞的草莓，怎樣精準(zhǔn)選取成熟的采摘，而不傷及發(fā)育中的藤蔓……“難點(diǎn)很多，單就采摘過(guò)程中‘觸覺(jué)反饋’這一條，都有可能進(jìn)行上百次實(shí)驗(yàn)?！?/p>
上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授貢亮感同身受。他曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在2018至2022年間研發(fā)過(guò)一款農(nóng)業(yè)人形機(jī)器人，雖在巡檢和果實(shí)采摘過(guò)程中能夠應(yīng)對(duì)大多數(shù)情況，可一旦遇到三至四顆大果番茄長(zhǎng)得十分緊湊，機(jī)器人的采摘順序和動(dòng)作就會(huì)走形。
真正理想的技術(shù)狀態(tài)是什么？貢亮描繪出一幅景象：如果農(nóng)業(yè)機(jī)器人有雙臂，能夠把葉片等遮蔽物撥開(kāi)，再去采摘原先被覆蓋的果實(shí)，就能把采摘成功率從依靠機(jī)械臂作業(yè)的40%推高一倍。
“但這并不容易?！必暳列π?，在他看來(lái)，一般機(jī)械臂進(jìn)入市場(chǎng)“還稍快些”，至于人形機(jī)器人，預(yù)計(jì)還要4—5年才能進(jìn)入示范應(yīng)用階段，走進(jìn)普通農(nóng)戶(hù)家會(huì)更久。
“關(guān)注這些的時(shí)候也別忽視農(nóng)機(jī)數(shù)據(jù)存在的問(wèn)題。”陳劍平提醒，各種農(nóng)機(jī)裝備眼下的數(shù)據(jù)兼容互通還不夠，彼此數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的現(xiàn)象常在，造成這些農(nóng)機(jī)無(wú)法接入同一張物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
“一機(jī)多用”，一定是未來(lái)方向
縱使前路漫漫，農(nóng)機(jī)裝備轉(zhuǎn)型已收獲良好開(kāi)局。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院院長(zhǎng)李君分析，得益于綠色能源、智能協(xié)同與數(shù)智制造等技術(shù)融合，農(nóng)用無(wú)人機(jī)已不再是功能單一的作業(yè)工具，而是引發(fā)技術(shù)創(chuàng)新鏈、農(nóng)業(yè)價(jià)值鏈和低空產(chǎn)業(yè)鏈深度重構(gòu)的關(guān)鍵因子。
在李君眼里，未來(lái)農(nóng)用無(wú)人機(jī)能干的事遠(yuǎn)比工業(yè)無(wú)人機(jī)多，“因?yàn)檗r(nóng)機(jī)裝備的作業(yè)對(duì)象是有生命的莊稼作物，所以將來(lái)農(nóng)用無(wú)人機(jī)要能和田里的莊稼作物‘對(duì)話(huà)’，感知作物的生長(zhǎng)需求?！?/p>
讓農(nóng)機(jī)和作物對(duì)話(huà)，這個(gè)聽(tīng)上去十分理想化的追求，李君篤定就是未來(lái)的方向。
“通過(guò)多源數(shù)據(jù)了解作物需求，繼而開(kāi)出具體處方。”他語(yǔ)速飛快地解釋著，例如通過(guò)無(wú)人機(jī)鏡頭收集作物葉片生長(zhǎng)的影像，并和后臺(tái)歷史數(shù)據(jù)與各類(lèi)作物性狀圖片比對(duì)分析，便可獲悉作物是否缺水、缺肥，以及對(duì)病蟲(chóng)害防治還有哪些訴求。
“借助AI技術(shù)的突破，當(dāng)前農(nóng)機(jī)裝備已能開(kāi)展巡檢、施肥、除草、噴藥、采摘、剪枝、疏花、移栽等工作，但這些主要還是依靠專(zhuān)用機(jī)器人操作。放眼未來(lái)20年，通用機(jī)器人‘一機(jī)多用’，一定會(huì)成為農(nóng)機(jī)裝備重要的迭代方向。”趙春江預(yù)測(cè)。
貢亮也深以為然?！稗r(nóng)業(yè)耕作場(chǎng)景下，不論巷道寬窄，還是作物培養(yǎng)的株高，抑或采摘作業(yè)面，都是按照人類(lèi)體格進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，一旦具有相同體格的人形機(jī)器人進(jìn)入相關(guān)場(chǎng)景，就能很快實(shí)現(xiàn)對(duì)人的替代和無(wú)縫切換?！必暳琳f(shuō)。
2022年，當(dāng)貢亮團(tuán)隊(duì)研制出的人形機(jī)器人被“實(shí)驗(yàn)性”地投放到山東一家農(nóng)業(yè)公司后，他欣喜地發(fā)現(xiàn)，僅一臺(tái)人形機(jī)器人便能完成三到五人的采摘量，“伴隨技術(shù)進(jìn)步，相信效率還會(huì)提升，以后誰(shuí)來(lái)種地，不就有解了嗎？”
論壇最后，一位專(zhuān)家在會(huì)場(chǎng)屏幕上展示了一幅由ChatGPT生成的未來(lái)農(nóng)業(yè)想象圖。圖片中，迎著太陽(yáng)升起的方向，人形機(jī)器人正在一望無(wú)垠的農(nóng)場(chǎng)上巡檢、護(hù)苗、噴藥，無(wú)人化的農(nóng)機(jī)則伴行左右，負(fù)責(zé)除草和施肥。田里綠油油的作物，蘊(yùn)含著無(wú)限生機(jī)。
文章來(lái)源：新華日?qǐng)?bào) 2025年5月7日 10版
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