基于鉆石模型的我國智能養豬驅動力分析
——以互聯網巨頭布局智能化生豬養殖為例

劉子琦 中國農業大學 人文與發展學院

我國是傳統農業大國，生豬養殖在畜牧業中占據主要地位，近十年來，豬肉產量均占國家肉類總產量一半以上[1]。隨著生豬養殖成本上升、國家標準嚴格化、牲畜易患傳染病、生豬價格的波動性和周期性等因素的影響，依賴密集勞動要素的小農戶生豬養殖減少，資本、技術等要素的要求不斷提升，規模化和信息化成為產業發展主導方向。近年來，人工智能、物聯網和“互聯網+”的發展和普及，智能化生豬養殖業應運而生并蓬勃發展，國務院發布的《新一代人工智能發展規劃》計劃分“三步走”推進人工智能理論、技術和應用的發展，使中國成為世界主要人工智能創新中心[2]，提出“加快推進包括智能農業在內的產業智能化升級，大力發展智能企業”的要求，為人工智能運用于農業生產奠定了政策基礎。

今年來，阿里云、網易、京東等互聯網公司紛紛涉足養豬行業，將智能養豬技術運用于規模化養豬產業，開啟人工智能養豬新時代。

一、智能養豬概述

人工智能（Artificial Intelligence），最早由McCarthy于1956年在Dartmouth學會上正式提出[3-5]，目前正在向多智能體協同系統的多元化方向發展。人工智能的主要應用領域包括問題求解、專家系統、機器推理、人工神經網絡、模式識別、人工生命等[5]。隨著現代農業的發展，人工智能關鍵技術已在農業生產領域展開了廣泛應用，可貫穿于農業生產的產前、產中、產后直至銷售階段[6]，并與畜牧業、養殖業相結合。

智能養豬，指將智能化技術應用于生豬養殖，是工廠化養豬產業發展的最高階段。基于數據采集網絡，將一系列軟件系統、硬件設備、算法模型應用于養豬產業生產等多場景，并開發相應產品和服務，減少人工投入，提高生產效率，逐步嘗試替代人的操控實現自主智能化決策，實現整個行業的轉型升級。比較有代表性的如：專家系統[7-9]、機器視覺[10-12]、畜牧機器人、虛擬現實等（見圖1）。

二、鉆石模型及其擴展與應用

（一）鉆石模型概述

“鉆石模型（Diamonds Model）”又稱“國家競爭優勢理論”，由戰略管理學家邁克爾·波特（Michael Porter）在1990年出版的《國家競爭優勢》[13]一書中提出。某個國家（地區）的產業或企業獲得的競爭優勢與四個要素密切相關：（1）生產要素，（2）需求條件，（3）相關產業和支持產業的表現，（4）企業戰略、結構和同行競爭對手，四個要素之間存在雙向作用，構成鉆石模型的基礎，同時還受到機會和政府兩個變數的影響。

（二）鉆石模型的應用

1.利用鉆石模型作為分析框架的適用性

利用鉆石模型分析我國人工智能技術在生豬養殖產業的發展前景具有一定的科學性。第一，波特認為，財富來源于生產率，生產率是由國家（區域）的競爭環境和經濟環境決定的，其關注點根植于國內，中國是世界上最大的生豬養殖國，滿足豬肉及其制成品需求成為市場熱點。第二，土地、勞動力、飼料等要素的整合和優化配置構成了智能化養殖的基本生產要素，人工智能技術成果和資本投入等構成了智能化養殖的高級生產要素。第三，我國規模化生豬養殖和專業化大型養殖企業的均有一定發展，產業鏈基本完備且已形成一定的空間集群，具備發展智能化養殖的基礎。第四，互聯網巨頭公司布局智能化養殖，已有初步構想，逐步探索形成競爭戰略。

2.鉆石模型的適應性修正

我國基本社會性質和社會主義市場經濟體制的特殊性要求在分析產業發展時應重視政府行政行為的影響，因而對標準鉆石模型做以下適應性修正（見圖2）：

第一，將政府作為第五要素納入鉆石模型。斯代芬等人認為需要將政府增加為鉆石模型的第五個要素[14]，在我國，政府行為在產業發展中起規范作用。

圖1 標準鉆石模型

圖2 修正后的鉆石模型

第二，將國家戰略納入企業戰略、結構和同業競爭要素。一方面農業是關系國計民生的基礎性產業，農業在國家經濟發展中的戰略地位以及國家對農業采取的發展戰略都將直接影響農業發展道路[15]；另一方面，我國高度重視科學技術“卡脖子”問題，政策條款數量豐富、頂層設計完善。國家戰略在產業發展中起先導作用，因而在分析人工智能應用于生豬養殖產業需要將國家戰略納入影響因素之一。

三、智能化生豬養殖驅動力要素分析

（一）生產要素：生產成本和技術支撐的聚集和優化配置

1.初級生產要素

初級生產要素主要包括土地、勞動力、飼料及水資源等。智能化生豬養殖依托于規模化養殖，具備較完善的基礎生產設施和較充足的生產資料供應，同時人工智能技術的應用可替代勞動力等其他基礎要素，提高生產效率和精準性，最終降低生產成本。

2.高級生產要素

人工智能屬于高新技術產業，高級生產要素在其發展和應用中占據主導地位，主要包括技術要素、人才要素、資本要素等。高級生產要素的整合利用可在減少疫病、降低死亡率、提高豬肉產品質量安全方面發揮積極作用。

技術要素方面，數據庫、云計算、智能算法等前沿技術，可為生豬養殖提供基礎性技術支撐。當前我國人工智能領域國際科技論文發表量和發明專利授權量已居世界第二，人工智能技術的研發和使用已拓展至農業領域，國內已有畜禽養殖方面的實踐，為我國人工智能在本土生豬養殖產業提供借鑒。

人力資源方面，我國從事信息傳輸、計算機服務、軟件業等高新技術產業人員逐年加速增長，截止2017年已達到367.7萬人，從事科學研究、技術服務行業的人才截止2017年為210萬人[1]，人工智能人才投入累計18232人，占世界總量的8.9%。2018年，35所高校獲批設立“人工智能”專業，高等教育更加專業化。部分科研院所自主自發的進行跨學科探討，2019年4月啟動“智源學者計劃”以每年支持100位AI優秀高等專業化人才，整合數據、算法、場景和基礎設施等優勢，培育國際頂尖AI人才。

資本要素方面，我國人工智能領域投融資總額達277.1億美元，占全球總額70%，且國家正致力于建立財政引導、市場主導的資金支持機制。此外市場骨干企業如阿里巴巴、京東、科大訊飛等依托自身優勢，強強聯合，建立產業發展聯盟，拓展融資渠道，積極參與智能養殖業布局。

（二）需求條件：滿足國內市場需求

1.國內市場高質量豬肉產品需求

中國是生豬養殖和消費大國，2017年豬肉消費量5500萬噸，幾乎全部為自產自銷，人口基數保障國內市場需求的穩定。根據《全國生豬生產發展規劃（2016-2020）》的預測，伴隨人口增長、居民收入增加和城市化進程將拉動我國豬肉消費保持一定程度增長，至2020年我國豬肉消費量比十二五末增長250萬噸，生豬產業尚有一定的發展空間。

近年來，消費者逐漸偏向高質量豬肉產品，對其食品安全有了更高要求，智能化養殖可通過全程監控預警對每頭建立數據檔案，并利用大數據平臺對產品質量安全提供追蹤和溯源體系，迎合了市場需求。

2.市場規模化生產主體需求

智能化生豬養殖可被龍頭企業運用，彌補規模化生豬養殖不足。經理論驗證，全流程的人工智能技術可提升養豬企業PSY和MSY，增加生豬出欄量進而提高豬肉產量，降低生產成本，同時通過及時預警疫情，防治疫情擴大，降低疫病損失。人工智能的運用未來還可能成為連接養殖戶、保險機構、政府監管部門等一系列行業管理主客體的關鍵，在中后期發展中也具備一定市場基礎。

（三）相關及支持產業

智能化人工養殖以互聯網+大數據平臺、人工智能算法、虛擬現實等技術以及相關智能硬件設備、現代化養殖設施等為支撐，也需要物流鏈、冷鏈、飼料工業等傳統產業的配合。在上游產業中，我國人工智能企業在2012-2016年期間加速增長，目前已增至1011家，位列全球第二，在視覺、硬件、算法等領域均有涉及，為人工智能在生豬養殖行業的應用提供了技術和應用基礎。在下游產業中，根據《中國畜牧業統計年鑒》顯示，當前我國生豬養殖產業呈規模化發展趨勢，龍頭企業成長屬性凸顯，基礎設施較完善。互聯網巨頭參與智能化生豬養殖行業，并與傳統養殖企業的強強聯合，可形成上下游產業配合互動，促使產業集群，產生持續競爭優勢。

（四）國家、企業戰略和同業競爭

戰略和競爭都能夠促進智能化生豬養殖的發展。國家和企業發展戰略引領智能化生豬養殖產業的發展，國內競爭則能夠創造和保持競爭優勢。

智能化生豬養殖的驅動力可從宏觀政府層面和微觀企業層面進行分析。國家宏觀政策規定和戰略引領則為產業發展規定了宏觀方向，提供了良好的市場秩序和制度條件，在《新一代人工智能發展規劃》中將推進智能農業轉型升級納入國家戰略層面，從宏觀層面引領人工智能的發展，刺激了智能農業的發展；微觀層面，企業發展目標及管理方式影響企業戰略，同時互聯網巨頭之間的競爭，傳統規模養殖企業間的競爭促使企業強強聯合，整合發展優勢資源，對智能化生豬養殖產業產生驅動作用。

（五）政府作用

人工智能為我國戰略性新興產業，受到國家重視和政策指引，因而政府可作為影響智能化生豬養殖主要驅動因素，通過政策、制度、資金等手段對其他四個基本要素產生影響。

政策制度上，自2015年至今，中央政府及各部委已頒布關于人工智能相關指導政策11部，并將人工智能的運用寫入黨的十九大報告和政府工作報告，從國家宏觀層面對人工智能的發展應用做出規劃。政府偏好對市場主體行為產生引導和激勵，促進互聯網企業及傳統養殖企業強強聯合，同時針對畜牧業發展也有相關規定部署，在養殖業環境保護問題、畜禽養殖時間問題及養殖安全和動物福利問題均有政策規定。資金投入上，政府財政資金和專項資金可直接投入智能化生豬養殖產業的發展中，相關農業生產補貼和動物疫病補償資金降低了規模化生豬養殖的風險，對產業發展和智能化升級起輔助和推動作用；教育和科研投入可提升人力資源的知識和技術水平，為智能算法的研發提供資金支持，促進新技術的轉化應用，刺激智能化生豬養殖產業的興起和進一步發展。

（六）機會

機會是鉆石模型的輔助要素，不受模型內其他要素的影響，但可引起鉆石體系中其他要素自身的變化或通過打破原狀態提供新的競爭空間。前沿科技對地區產業及國家總體發展的驅動作用愈發明顯，人工智能技術的開發和利用成為我國戰略性新興產業，同時我國處于產業轉型升級的關鍵時期，智能化生豬養殖充滿機遇。

四、結論及建議

（一）對研究結果的討論

當前我國養殖業正處于發展瓶頸時期，面臨環保政策的日益嚴格、動物疫病的易群發性以及豬肉市場波動等多種因素的不利影響。而智能養豬通過技術和管理的創新有望解決難題，把握發展機遇。

綜合分析可得出：生產要素上，我國有一定的規模化生豬養殖基礎，基本生產要素的投入較豐富，但人工智能算法的適用性開發和高素質人才投入等高級生產要素的投入存在不足；市場需求方面，消費市場對豬肉及其產成品需求仍保持高位，市場規模可觀，傳統規模化養殖企業為尋求轉型升級和更高發展水平需要技術支持，產生人工智能技術的需求；相關產業上，我國尚未形成完整的高科技養殖產業鏈，特別在科學技術轉化方面存在斷點；戰略及國內競爭方面，國家具有對人工智能及養殖產業的宏觀戰略規劃，各互聯網巨頭企業可依托自身優勢制定發展策略，加入激烈國內競爭，最終促進智能化生豬養殖行業有序發展；政府要素在人工智能應用于生豬養殖行業作用主要體現在鼓勵科技研發，規范養殖業秩序方面，增強資金投入等方面，但在人工智能與傳統養殖業結合地帶缺乏具體的政策指引。

傳統養殖基礎、人工智能算法和養殖硬件設施研發、國內市場需求、政府政策導向和企業自主嘗試共同構成了智能化生豬養殖的驅動力。但當前我國高科技養殖行業處于發展初期階段，仍存在發展前景不確定，行業規則模糊，技術支撐不足等問題，需發揮多元利益主體的參與協同作用，結合自然科學與人文科學觀點，綜合評估智能養豬產業的發展前景。

（二）意見及建議

1.加強人工智能應用于生豬養殖業的倫理考量

人工智能技術的運用挑戰了傳統“人與工具二分”的本體論，人工智能作為一種替代性智能工具具備部分人的特性，需對其進行倫理的考量，評估其途徑和目標一致性，以建立可信賴的智能化養豬系統。

首先是技術上安全可靠，人工智能集合了自然科學和社會科學的前沿性科技成果，但技術失誤和監控失靈可能帶來養殖風險、肉品質量風險、生態環境風險，給生豬養殖企業帶來較大損失，甚至破壞整個養殖產業秩序與規則。其次是人文上的考量，對人工智能“非黑即白”的判斷過于片面，需嵌入不同價值觀系統思考其倫理準則，017年我國通過了首部《動物福利評價通則》，對倡導高效率的生產原則提出了質疑，智能化生豬養殖更加科學精準，可減少人為干預、及時發現豬群疫病、改善動物養殖環境。

各相關利益主體應達成共識，在政府引導下共同制定符合智能化生豬養殖法律及標準。并對人工智能技術的研究和使用進展進行跟蹤和評估，增強算法透明性，防止技術失誤，規避對社會潛在風險、安全隱患、倫理道德的影響。同時走出傳統以人為中心的養殖思路，更多關注豬群權利和質量安全等人文問題，促使智能化生豬養殖向著對人類和社會有益的方向發展。

2.發揮政府頂層設計和監管的作用

①加強政策指引，規范市場主體行為

我國先后頒布了《“互聯網+”AI三年行動實施方案》《新一代AI發展規劃》《促進新一代AI產業發展三年行動計劃（2018-2020）》等政策文件，但人工智能的運用缺乏完善的法律約束，且人工智能的農業生產運用上缺乏專業性和指導性較強的政策指引，政府需在規范人工智能運用范圍，加強養殖過程監管，明確技術應用責任以保障技術安全性等方面發揮頂層設計作用。

②促進高級生產要素集聚智能化生豬養殖

政府應在人工智能開發利用，高水平專業化人才培養以及資金投入及融資方面發揮作用。當前，動物識別算法與通用識別算法間存在較大差異，技術應用還不成熟，互聯網企業在該領域的積極嘗試未出現明確結果，政府應為知識資源的開發和利用提供專項資金支持，完善硬件設施及產業鏈，促進高等教育的發展，培養專業化高素質人才，進一步整合科研資源，建立專家系統。積極鼓勵市場主體以及資本參與智能化生豬養殖行業，給予企業融資便利，吸引更多資本投入。

3.綜合考慮智能化生豬養殖的成本和需求

互聯網巨頭利用人工智能技術可以代替人的勞動，降低動物死亡率和生產成本，但人工智能開發、運用和維護成本高昂，反而加重企業負擔。一方面，雖然人工智能降低了對體力勞動者的依賴，但需高素質人力資源保持運營，隨之而來的更高薪資要求和人力資源成本；另一方面，人工智能是一套復雜算法的集合，不能直接將其他行業案例直接套用至智能化生豬養殖，同時迭代更新快、運維成本高，初期資金投入大。

“十三五”期間是畜牧業發展和轉型升級的關鍵時期，養殖水平和畜產品安全水平尚未得到充分提升[16]。人工智能技術的興起成為養殖業轉型升級的重要推動力量，未來智能化生豬養殖會成為連接養殖戶、保險企業、政府監管層、消費者等多元利益主體的關鍵，產業發展前景較好。但豬肉市場波動較大，疫病防治存在風險，且部分消費者對高科技產出品存在懷疑心理，因而智能化生豬養殖是否能夠在激烈的市場競爭中奪取消費者偏好仍需進一步討論。