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数都上海|农场里来了“00后”,数字化转型让传统农业焕发新生 测试转载

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(原标题:数都上海|农场里来了“00后”,数字化转型让传统农业焕发新生_未来2%_澎湃新闻-The Paper)

【编者按】数字化的出现,为人类社会带来了巨大的变革。城市数字化转型成为提升城市竞争力的重要手段。2020年12月,上海市委、市政府印发了《关于全面推进上海城市数字化转型的意见》,提出“到2025年,上海全面推进城市数字化转型取得显著成效,国际数字之都建设形成基本框架;到2035年,成为具有世界影响力的国际数字之都”。

当下,上海城市数字化转型进展如何,已经取得了哪些成果,又经历着怎样的挑战?在上海市城市数字化转型工作领导小组办公室的指导下,由上海市经济和信息化委员会组织,澎湃科技推出“数都上海:上海国际数字之都建设深度调研”系列报道,聚焦数字基建、数字制造、数字农业、数字医疗、数字金融、数字出行、数字教育等10大领域,全方位展现上海在城市生产、生活不同场景中的数字化转型。

·人工智能技术大幅提高了育种筛选效率,如果说原先传统的育种方法更多是大海捞针、碰运气,现在则是提前设计、精准组装、高效测试,能在较短的时间内育成一些目标性状材料,并在后期田间育种过程中加强人工智能技术的应用实现精准培育。
·如果不能从农业组织方式上做出根本性改变,会影响农业数字化政策的有效性。由于农业组织方式仍然偏向于小规模经营,机器人使用和管理成本高,加之农业从业人员多以中老年人为主,缺乏高素质农业人才,因此智慧农机实际需求不大、机器人企业利润不高,影响了农业数字化转型和农机装备水平。

无人插秧机在点甜农场的田里插秧。本文图片均由澎湃新闻记者张静摄。

在上海金山区的“点甜农场”,一辆无人插秧机正在稻田里反复往返,当它驶过时,一排秧苗被整整齐齐地插进了稻田。操作这台机器的是个皮肤黝黑的年轻男孩,他站在田埂上手里拿着手机,眼睛一会盯着田里的机器,一会查看手里的手机屏幕。这个名叫李伟的男孩今年刚刚大学毕业,是点甜农场的一名“00后”(2000年以后出生)员工,他和他的同学——两个“00后”今年夏天包揽了农场200亩稻田的插秧工作。

在上海浦东惠南的叮咚买菜农场里,80后农场高级经理卢叶穿梭在五颜六色的小番茄大棚里,这里种植了七八十种小番茄,他的团队试图找出符合市场需求且运输损耗更小的品种。“过去我们积累的农业数据太少了,需要对比分析总结主要靠回忆和经验,现在我们引入了一套数字化系统,监测温度、湿度、含水量、PH值等,借助图表数据就能判断哪里出了问题。”

得益于数字化转型,最传统的农业正在焕发新的生机,吸引大量的年轻人加入其中。除了种植、田间管理,数字化正在向农业全流程渗透,为育种、供给、流通等各个环节赋予更多可能性。

有了农业机器人,两个“00后”插了200亩秧田

毕业于昆明冶金高等专科学校材料检测专业的李伟原本通过校园招聘与一家央企签约,但最终还是放弃了这份工作,和初中同学何润奇辗转来到上海金山加入了上海点甜网络科技有限公司(下称点甜)。一个夏天被晒得黝黑的他一点也不后悔做出的这个选择,因为他现在每天的工作是负责农业机器人的测试调试和维修,他最喜欢一款耕地的机器人,“它耕的地,土质都变得很松软,看着它挖土太解压了。”

今年的水稻插秧季,两个00后每天拨出几个小时站在田边用手机遥控测试插秧机器人。全自动插秧速度快,一亩地只需8-10分钟。十几天时间里,近200亩土地上插满了水稻秧苗。

点甜数字化无人农场。

发明这款机器人的王金悦是个“85后”,地地道道的上海金山本地人。2010年大学毕业后曾在互联网企业工作。2015年放假回到金山老家,他在自家果园里帮忙挖沟掘树,结果半个小时便败下阵来,磨出一手水泡,筷子也提不起来。一起干农活的老农民感慨,以后这些农活谁干。农业断代问题让从小“疯狂爱好”机械的王金悦思考起能否用机器解决的问题。2016年,王金悦拉上了一位同事和一位朋友,三人开发了一台样机,一堆零部件组装起来,结果在地里根本跑不动。小试一把后发现兼职是搞不定的,于是萌生创业想法,全身心铺在开发数字化农业机器人上。最初研发烧钱,王金悦倒贴积蓄、借钱创业,甚至卖房筹钱,前前后后投入上千万元。早期参加展会时,王金悦一度内心忐忑,碰到机器人卸到地面动不了只能现场维修。在点甜农场的路边,摆放着一溜“退休”的机器人,都是王金悦这些年用真金白银砸下去的成果,也是点甜在农业数字化领域摸爬滚打的见证。

点甜农场的路边摆放着一溜“退休”的农业机器人。

熬过了早期创业阶段的点甜如今已开发出园艺、大田、果林系列AI全自动机器人,实现耕、种、管、收全过程无人化自主作业,作畦播种机已更新到第五代,插秧机器人已更新到第三代。

对于农业数字化和农机智能化的探索,王金悦介绍,点甜将农作物种植的所有状态编译成计算机语言,在机器中输入坐标、行动、轨迹等,耕作环境就变成了信息和数字指令集。利用数字指令集,就不再是单向命令机器,“我们不断给机器指令,机器也会给我们反馈,这是一个人机交互的状态。我们不断给它输入0和1,它也给我们反馈0和1,通过反馈信息进行某些干预。”例如当农业机器人遇到坑洼地时履带打滑,导致履带转速不一,车头、机体偏离路线,这时候机器人立马产生指令集进行反馈,操作人员通过提高速度或附着力,调整俯仰度、倾斜角度和行径距离等,纠正路线。

点甜副总经理盛彦广表示,农业机器人可以通过自学习采集更多数据,包括自动采集农作物种植、生长、采摘、包装、运输、上架出售等环节的数据,实现产品溯源。“以往不管是传统拖拉机还是人工作业,都是作业归作业,传数据归传数据,但使用智能机器人就可以一次性完成,而且减少了人为干预数据,做到真正的溯源。”

“十三五”以来上海都市农业发展。

除此之外,目前点甜还为农业机器人独立开发了智能操作系统sweet os,实现全场景数字农业机器人的研发、设计、生产和部署,完成多机器人独立组网,实现机器人与机器人之间的交互和协同作业,告别以往单兵作业。“这台机器作业完了之后,跟我们的大数据库建立联系,参数共享给下一台机器,下一台机器跟着上一台机器完成接下来的作业。”王金悦表示,未来点甜要在客户的农场中实现这样的场景,才会有更大的说服力,“我们今年会落地很多这样的场景。” 去年点甜签下了3000万元订单,目前销售农业机器人近百台。

叮咚买菜是点甜的客户之一。因为有了数字化手段的加持,叮咚买菜金山农场的500多亩温室大棚只需3-4人负责播种浇水和日常管理,其余工人负责采收挑选。“播种可以用机器人,点点手机就能灌溉,平时骑个电瓶车溜一溜就可以管着。”叮咚买菜农场高级经理卢叶告诉澎湃科技(www.thepaper.cn)。

利用数字化手段寻找最佳种子

在叮咚买菜位于浦东惠南的农场里,6月底的小番茄已成串挂枝。农场从全球引进种子,150亩大棚里种植了七八十种小番茄,色彩、形状、大小、甜度、汁水含量、硬度、皮的厚薄各异,这是叮咚买菜农业部门在全球各地的番茄种子中筛选了3年后才留下来的品种,最贵的种子一粒就需要8元。他们试图从中找出性价比最高的番茄品种,“有的番茄很甜,口味很好,但是一碰就裂开了,无法保证送到用户手中时的品质。”卢叶说。

卢叶穿梭在五颜六色的小番茄大棚里。

如何端牢中国人的饭碗?中国工程院院士、华南农业大学工程学院教授罗锡文认为,“一靠种子、二靠耕地、三靠农机。”

种子是农业的“芯片”,高产、优质、多抗是育种的目标,但育种的过程极其复杂,研究人员需要通过上千个育种选配组合,才能最终选育出符合育种目标、综合性状更好的品种。“往往高产、多抗的父母代组合后,子代不一定既高产又多抗,由于基因重新组合,有的子代甚至性状更差,因此需要不停测试和筛选,用这种传统方式培育一个新品种平均时长七八年,长则10多年,甚至一辈子也不能形成一个好品种。”上海市农科院科研管理处副处长杨娟向澎湃科技(www.thepaper.cn)介绍。

但随着人工智能的快速发展,科研人员发现利用人工智能可以大幅提高育种的效率。杨娟举例说,“假如某个抗病性状由6个基因控制,科研人员找到含有这6个基因的种质资源后进行杂交配组,就可以借助人工智能测算各组合达到最佳目标性状的概率,能更加高效、精确地开展抗病育种。”杨娟表示,农业数字化转型能够创造出颠覆性的品种,产生巨大经济价值。

“人工智能技术大幅提高了育种筛选效率,你希望实现什么目标,就可以利用人工智能技术高效组装具有相关基因的种质资源,并在后期田间育种过程中加强人工智能技术的应用。”上海市农业科学院副院长赵志辉表示,如果说原先传统的育种方法更多是大海捞针、碰运气,现在则是提前设计、精准组装、高效测试,能在较短的时间内育成一些目标性状材料。

上海市农科院作物所水稻中心主任吴书俊补充道,在育种过程中,往往每个世代需要涉及上万份育种小材料,假如全部通过人工调查和人工记录,工作繁琐,而利用数字化技术只需探头一扫就能生成数据,可以大幅提高工作效率。

上海“十四五”都市现代农业高质量发展主要任务。

为了更加精准地找到那颗最佳番茄种,叮咚买菜的浦东惠南农场用上了一套数字化系统。农场采用椰子壳无土栽培,添加各类元素模拟土壤成分;配置了自动灌溉系统、水肥一体化系统,施肥稳定可控环保,采集到的数据储存在管理软件。

“过去我们积累的农业数据太少了,就好比种植出原汁原味的 ‘8424’西瓜到底需要哪些条件,虽然现在已经有一套种植规程,但数据还不够精确。”通过数字化系统,农场工作人员可以实时监测温度、湿度、含水量、PH值等。“以前做农业主要靠经验,需要对比分析总结就靠回忆。现在可以直接看图表数据就可以准确判断哪里出了问题,便于总结经验,降低门槛。”他相信经过数据的积累,一定可以辅助未来的农业智能化管理,不仅可以找到那颗最佳番茄种子,而且可以更高效地种植管理。

农业大数据平台赋能农业全环节

而对于先行一步的上海农业大数据平台来说,已经对外展示了其现实价值。今年5月6日,交通银行上海市分行联合上海市联合征信有限公司(下称上海征信)、上海左岸芯慧电子科技有限公司(下称左岸芯慧)通过数据赋能打造的全线上贷款产品“神农e贷”正式上线。上线首日,富裕葡萄合作社和中旭葡萄合作社两家合作社成功申请“神农e贷”产品,有效解决了经营资金的周转需求。截至7月25日,“神农e贷”已在上海全面推广,累计申请超100户。

这一产品依托的是由左岸芯慧提供技术支撑的上海市农业生产信息直报系统(上海神农口袋App)。 依托神农口袋的数据,上海还实现了蔬菜价格险的线上投保,提高了农户投保的便利性,“以前农户如果要投保,保险公司需要到农场核实地块面积、种植品种,再出保单。蔬菜三四十天就长一茬,保险公司也没有那么多人手。”左岸芯慧董事长张波介绍说,现在由于神农口袋采集了农业全口径数据,农户可以直接通过神农口袋勾选投保地块,通过线上支付就可以生成保单。” 神农口袋为保险公司节省人力、物力,农户也享受到了政策红利。如果没有数字化,这一切都无法实现。

在创立左岸芯慧之前,张波是一名投资人,入行农业实属“歪打正着”。2010年,为了进入物联网领域,张波收购了南京航空航天大学的一个科技成果转化项目,成立了左岸芯慧,公司成立的前五六年只做传感器研发,机缘巧合之下,左岸芯慧拿到了上海嘉定哈密瓜研究所的一个物联网项目。在做项目的过程中,张波觉得,中国农业在信息化方面落后,需要有一个团队好好干一点农业信息化的事。就这样,左岸芯慧一路扎在了数字农业里,研发农业物联网基础硬件、神农物联、神农口袋、神农政务等产品体系,形成区域数字农业、农场数字化、农产品溯源、单品产业链提升等解决方案。

数据是数字化的基础。“很多地方都在建大数据平台,但是数据如何采集、如何保证数据真实有效,这是最大的困难。”谈起构建上海数字农业云平台的经验,张波介绍,平台上的数据来自“天、地、人”,“天”是指整合了卫星遥感、无人机采集的数据,“地”指的是物联网设备采集的数据,“人”的数据即来自数字化农场管理工具“神农口袋”,它可以提供农业产管销一体化服务。

上海数字农业云平台上,上海每一块农用地都拥有唯一的“身份证”。

在上海数字农业云平台界面上,上海每一块农用地都拥有唯一的“身份证”编码,田间安装的摄像头可以传回现场作物的实时画面,传感器采集了光照、温度、水汽、土壤营养成分等数据。点击地块可以清楚获取地块经营主体、地块面积、地块用途、播种时间、用药用肥、采收和销售去向等所有信息,同时可以查看地块上的农产品认证证书、绿色产品认证证书、政府巡检等信息。张波直言,“除了不能偷菜,上海农业大数据平台的所有功能都比《开心农场》小游戏强多了。”

涉农主体在地块上的每一个农事操作,如施肥、采摘、撒药等都需要在第一时间录入神农口袋。同样作为用户的卢叶说,神农口袋是他这么多年用过的最好用的农业数字化软件。据悉,为了让农户用得方便,神农口袋从2020年推出到现在已修改100多版。

张波表示,有了这些真实有效的数据,一来可以建立农产品追溯体系,保障食品安全,二来由于掌握了上海每个月拥有的蔬菜品种、上市数量、需求缺口等供应数据,摸清了家底就能保障上海“菜篮子”工程,同时也有助于电商平台企业寻找采购基地。以往的农业数据大多以监管部门的填报为主,且部门之间互不相同,数据滞后且形成孤岛,神农口袋打通了多部门的管理平台和数据,实时更新农事状态,实现了政府监管的数字化和消费者连接的数字化,推动集成农资农技服务、农产品销售、农业品牌打造等功能。

张波说,“神农口袋”就像是农业版“钉钉”,不仅是管理工具,还是服务入口。“神农口袋”目前已经形成了集农场数字化管理、物联网管理、农药闭环管理、农机调度、金融保险、灾情预报、质量溯源、仓储物流、订单管理、品牌营销等于一体,不仅可以提升耕、种、管、收方面的运营效率,也可以在加工、物流、买卖等环节优化资源配置。

除了上述金融赋能,左岸芯慧还在开发“神农直采”,面向全国对接产销需求,让更多优质农产品卖到好价钱。“农产品最难的问题一个是标准化,一个是品牌化。”左岸芯慧副总经理杨张兵对澎湃科技(www.thepaper.cn)表示,他们正在尝试通过数字化支撑打造品牌农业,譬如为了提升马陆葡萄的品牌价值,左岸芯慧建立了马陆葡萄数字云平台,将马陆葡萄园28家企业和合作社、2000余亩葡萄种植地块、170余户合作社社员的全口径数据信息纳入平台,形成了全域数字化管理一张图,采用一串一码一扣形式,为每一串符合标准的葡萄挂标,消费者线下扫码可验明葡萄“真身”,买到真正的马陆葡萄。2022年至2023年累计为优质马陆葡萄限量发放255万个标签,以“一串一码一扣”的方式,为马陆葡萄的追根溯源提供了保障,实现了品牌价值赋能。

数字农业还需迈过的几道坎

得益于数字化技术的介入,上海的农业无论是在育种、种植、田间管理等环节均呈现出未来发展的无限可能。赵志辉认为,当前我国农业设施装备水平与发达国家相比仍有差距,但数字农业像新能源汽车一样弯道超车是完全有可能的。

但眼下,这个不一样未来的到来还面临重重障碍。就育种环节而言,吴书俊表示,眼下国内以人工智能驱动数字育种刚刚起步,如何更高效地采集数据、分析海量数据,如何利用好数据,还存在很大的挑战,“这需要基础研究和应用研究协同发展,种业现在缺乏生物信息学人才和生物统计分析人才,“懂育种懂分子,又懂数据采集和分析,假如有一个人能做到这些,那么效率肯定是最高的,但事实上很难。我们国家的育种往往是小作坊模式,3-5个人、5-10个人。国外都是大企业在做育种,研发投入高,设置多个团队,团队间数据共享。”

此外,创新主体也存在缺乏长期规划以及过度项目化的情况。赵志辉介绍说,国外育种公司的基础投入大且稳定,有专门的团队持续从事育种研发。国内的育种家主要来自科研院所,缺乏能够在育种上长期稳定投入并且组建创新能力较强的育种团队的大企业。“未来的科技竞争力在于拥有扎实的科研基础和科技创新的顶层设计,不能急于求成,只顾解决眼前零散的点状问题很难形成体系化的持续创新能力。”以育种为例,企业牵头申请经费,将研究任务分解给科研院所,阶段性项目结束了,团队散了,企业没有真正形成持续创新能力,赵志辉认为,这种过度项目化科研不利于建设科研团队自主创新能力。

卢叶认为,农业数字化转型离不开基础设施、数字化硬件、管理软件。其中,基础设施包括农田水利、路沟渠等,排水通畅,农田地块集中连片、平整无污染、地块独立、边界清晰。在此基础上,通信基站保障信号稳定、精准定位。数字化基建还要克服“看天吃饭”,针对不同地区的天气特征减少影响,例如上海要做好防台风、防霜冻工作。数字化硬件涵盖各类传感器,传感器是智能决策的基础。以蔬菜种植为例,靠柴油、汽油驱动的农机装备保养维护成本高,雇佣农机手价格昂贵,并且大棚内空间有限,蔬菜农场需要的是小型化的电动设备,操作人员上手快。在此之上增加传感器和自动化装备实现智能化,而这些设备要有相应的软件和管理系统,全流程的智慧化还需要进一步磨合。“现在如果把农场数字化做得比较好,手里就会有一堆软件。一个厂家的一套设备有一个软件,如何集成仍是问题。”

上海建设农业先行片区。

赵志辉表示,如果不能从农业组织方式上做出根本性改变,实际上也会影响农业数字化政策的有效性。譬如上海拥有专门研发机器人的队伍,开发智慧农机在技术上已经没有障碍。但由于上海农业组织方式仍然偏向于小规模经营,机器人使用和管理成本高,加之农业从业人员多以中老年人为主,缺乏高素质农业人才,因此智慧农机实际需求不大、机器人企业利润不高,影响了农业数字化转型和农机装备水平,“农业生产端获得的利润并不高,在这种情况下让农民自己改善装备,把农业数字化做大,其实挺难的,如果不能良性循环,就会影响发展。”

赵志辉认为,当下农业数字化引领性的示范项目固然重要,但必须认识到农业数字化转型是一个基础性、长期性的,需要扎实推进的过程,上海数字化转型不能仅仅打造几个样板场景,而是要从长远谋划,对基础状况进行摸底,产业链需要打造,创新链更是不可缺少,将点状的展示型案例全面推广,“加强长远谋划和农业顶层设计是不能回避的问题。”

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