淺談智慧農業轉型過程中的挑戰及對策

□郝江濤

（河南經貿職業學院 河南 鄭州 450000）

推動農業、農村現代化是社會主義現代化建設的一項重大使命，也是全面促進農業、農村高質量發展的一項關鍵舉措。中央農村工作會議上，習近平總書記明確提出，目前我國正處在第二個百年奮斗目標的重要關口，鞏固并拓展脫貧攻堅成果，大力推動鄉村振興戰略及智慧農業轉型，讓農業農村現代化建設高速運轉，是關系到全局正常運轉的重大問題，需引起全黨高度重視。

1 智慧農業發展背景及基礎構成

農業發展史包括4 個階段。第1 個階段為1.0 階段，以體力及畜力為主；第2 個階段為2.0 階段，以農業制度改革及簡易機械為主；第3 個階段為3.0 階段，以信息技術及生物技術為中心；第4 個階段為4.0階段，以人工智能及大數據為核心。

農業4.0 已成功實現了農業現代化轉型，無人化及智能化普及度越來越高，應用了云數據、精準化等策略，因此農業4.0 被稱為智慧農業。在從種子培育、收獲、生產到銷售的一整套產業鏈中，智慧農業用到了各種先進、核心及輔助技術，比如人工智能、虛擬現實、傳感器、云數據、云計算以及物聯網等。

作為一個非常復雜的系統，智慧農業將農業技術與農業系統高效對接[1]。以技術結構及功能進行劃分，農業物聯網系統主要包括感知層、應用層和傳輸層3 個不同的層面。

感知層主要采集關鍵信息，包括基礎工具及數據獲取手段，比如氣象站、傳感技術、遙感技術及自動識別技術等。其中，關鍵信息通常指農事操作數據以及家畜、農作物生長所需的各種環境數據。

傳輸層的作用是接入并傳輸信息，是系統核心通信樞紐。感知層得到信息后，利用無線或有線手段傳輸給應用層，應用層接收到信息后執行操作命令。

應用層包括智能控制、決策支持及云計算3 個系統，對得到的數據信息深入分析，結合實際情況創建模型并設計運作方案，有助于對農業系統展開精準科學控制并作出正確決策。

由此可以看出，智慧農業屬于傳統農業以及現代化科學技術的有效結合[2]，以獲取有價值數據并充分利用為運作基礎，通過融合實施主體、先進技術及云數據等創造價值，實現科學決策及精準、智能化操控，為農業健康、可持續發展奠定良好基礎。

2 智慧農業轉型面臨的挑戰

2.1 數據方面

2.1.1 獲取農業生產數據成本偏高

對農業生產經營來說，智慧農業代替了傳統感性及模糊的經驗決策，使決策變得更加科學[3]。農事決策通常以地塊作為基礎單位。智慧農業技術使用的決策數據一般為農戶層面及地塊精準刻畫，可以對不同地塊精準決策。

一般來說，地塊數據指的是農作物生長所需的一系列環境數據，比如肥力、濕度以及溫度等；農戶數據指的是與農事活動有關的一系列數據，比如農作物播種、日常管理及農作物收獲等。目前我國農村地區以分散經營為主，整體運作規模偏小，細碎化較嚴重，因此獲取以上數據時往往需要付出很高成本。

經營主體行為在獲取數據時通常采用訪談法、問卷調查法，信息數據來自農戶個人報告，因此調查需耗費較長周期。一般情況下僅調查1 次，且所得數據可靠性及客觀性無法得到保障。

2.1.2 數據融合與挖掘在技術上遭遇難題

農業系統主要包括經濟社會以及生態環境兩個子系統。前者的運作基礎是各種生產活動，后者的運作基礎是農作物生長發育及物質正常能量循環。在農業智能化發展過程中，除對農業系統進行全方位刻畫外，更要對多元化數據進行有效融合。農業系統數據跨度大，基礎結構較復雜，信息來源廣泛，給農業數據日常融合及融入智慧農業技術帶來巨大挑戰。

農業數據通常包含數量龐大的音視頻及文本等重要數據。近幾年，隨著物聯網技術不斷發展，非結構數據信息量越來越大[4]。在整合農業數據時，聯機分析的傳統處理模式已不再適用，需要設計更先進的統計分析模型。這就要求引進更多與設計有關的高新人才，并定期進行專業技術培訓，為智慧農業發展提供人才支撐。

2.2 技術方面

2.2.1 硬件及軟件技術較為滯后

目前，國內農業傳感器技術相對比較滯后，無法適應農業物聯網龐大的現實需求。在農業物聯網運作過程中，傳感器相當于“神經末梢”，是獲取數據最重要的手段之一。與西方發達國家相比，國內傳感器技術起步較晚，底子相對薄弱。國內傳感器沒有很好的穩定性及精準度，超過1/2 的核心元件需要從西方國家進口，嚴重制約著農業傳感器技術的快速發展。

2.2.2 智慧農業系統面臨網絡攻擊風險

作為比較復雜的物聯網系統，智慧農業面臨著網絡攻擊的巨大風險。首先，面臨數據信息攻擊的風險，包括數據泄露、虛假數據植入及內部人員作假等。如果虛假植入土壤濕度信息，很可能導致灌溉量過大。其次，面臨網絡設備潛在攻擊的風險，主要指阻塞干擾無線及有線通信設備頻率。一旦在軟件里面植入惡意非法程序，利用“僵尸”設備向系統發起攻擊，互聯網資源將被過度消耗。再次，面臨設備側信道信息泄露引發惡意攻擊的風險。最后，面臨供應鏈遭受攻擊的風險。供應鏈包括農作物生產、加工、運輸、銷售等一系列環節，其中都要用到物聯網技術。任何環節遭遇網絡攻擊，都有可能導致供應鏈中斷，引發嚴重的連鎖反應。

3 加快智慧農業轉型的決策與建議

3.1 通過大數據立法，創建健全數據要素，不斷完善有關制度體系

結合實際情況，創建農業生產經營利潤分配機制，使農業參與主體更加積極主動，在此基礎上獲取精準數據。近幾年，國家對大數據立法越來越重視，數據及個人信息安全方面越來越完善。值得一提的是，在制定法規體系時，要全面保護農戶隱私數據，考慮農戶非隱私數據的開放性，鼓勵廣大農戶及企業將有關數據資源充分應用在農業技術研發上，不斷完善相關制度體系，全面推動智慧農業順利轉型。

3.2 軟硬件手段相結合，打破獲取數據的技術瓶頸

農戶以及地塊有效數據采集主要依靠區塊鏈及傳感器等技術設備，因此在管理上需不斷完善技術并加大應用力度。通過傳感器對生態環境數據開展持續監測，對農戶個人生產行為進行客觀記錄，獲取化肥使用量、使用頻率及使用時間等數據。在工藝研發方面，加大資金及物力投入力度，全面提升設備精準度，不斷升級傳感器技術，降低成本。

在農業生產核心數據庫應用區塊鏈技術，以賬本式記錄為主，包括與農業生產及多樣化數據有關的各項信息。在運行過程中務必確保信息的安全性，正確引導農戶參與并分享信息數據。

3.3 通過先進算法與技術代替人工操作，全面降低網絡攻擊風險

目前，區塊鏈農產品面臨潛在網絡攻擊。在具體操作過程中，可通過先進算法與技術代替人工操作，利用信息技術加快數據采集及整理速度并及時上傳?？膳c智能合約有效融合，減少交易繁雜環節，有效避免人員操作失誤導致的網絡攻擊。除此之外，還可以通過應用機器及人工設備，全面提升智慧農業技術操作網絡安全性。具體來說，以計算機技術作為核心的計算方法，可對系統安全性運作指標進行不間斷監控，一旦出現任何異?？梢栽诘谝粫r間作出回應，全面降低遭遇網絡攻擊的風險。

3.4 培養更多智慧農業科技人才，積極研發決策模型及軟硬件設備

首先，在具體操作過程中，要提升經營主體網絡認知水準，通過在線方式對農民進行智慧農業教育專業培訓，全面提升農民應用智慧農業技術的綜合能力。其次，制定一套完善的智慧農業科技人才培養體系，在行政、管理、技術等方面加大培養力度，吸引更多全能人才。再次，鼓勵涉農高校積極開辦云數據及農業專業課程，吸收人工智能、IT 技術等專業的核心人才。最后，加大與國內科研機構的合作力度，結合實際情況積極研發智慧農業決策模型及軟硬件等先進設備。

4 結束語

隨著信息時代到來，農業現代化迎來千載難逢的發展良機，同時面臨著巨大挑戰。智慧農業融合了實施主體、云數據及先進技術等要素，有助于高效、科學地作出農業決策。加快傳統農業轉型升級，普及智慧農業，成為農業產業化的關鍵。

在智慧農業轉型過程中，需結合實際情況，解決各種潛在問題，創建一套行之有效的應對機制，加大軟硬件基礎的創建力度，培養并引進涉農高科技人才，全面降低網絡運作過程中的各種安全風險，為智慧農業的長遠發展打下堅實基礎。