中科院智能農業機械裝備工程實驗室：農機“智慧芯”開啟大國重器硬科技

鄭茂典

習近平總書記指出，要大力推進農業機械化、智能化，給農業現代化插上科技的翅膀。隨著科學技術的進步，農業生產逐步呈現出“工業化”的趨勢。當前，農業生產過程中的流程顆粒度越分越細，以數據為驅動的生產組織管理模式得到了廣泛的認可，這種“可預見”的生產模式將會極大地解放人力，提升農業生產效率，并將深刻地影響農業產業的上、下游產業鏈。

在我國傳統農機技術落后于發達國家的情況下，如果仍采用按部就班的“追趕策略”，必然導致我國農機創新體系建設“一步落后，步步落后”。因此，在全球農機工業強國紛紛開展新一代農機創新體系建設的起跑時刻，我國的農機工業正借助自身在信息技術領域的優勢，打造以信息技術為核心承載的自主可控的農機創新體系，開辟引領國際的新賽道。

本期，《科技創新與品牌》雜志走進中國科學院智能農業械裝備工程實驗室。在這所被譽為“大國重器”的實驗室里，探究我國智能農機裝備科技的融合發展。

頂層設計 構建我國農機創新體系

中國是農業大國。“三農”問題與經濟發展和社會穩定息息相關。2016年，我國2300多家規模型農機生產企業總產值近4500億元，生產規模躍居世界首位。但國際市場數據顯示，在沒有補貼的情況下，2015年全球前三名農機企業收入已經達619億美元，2016年我國2300余家企業的總收入相當。

“這主要是我國在農機領域自主創新投入少、差距大，重要產品和工藝技術幾乎全部依靠引進，產業利潤極低，技術處于跟跑階段。但是，第三代農機美國2016年才起步，和我們站在了同樣的起跑線上，這是我國農業機械裝備在全球農機工業強國面前彎道超車的絕佳時機。”中國科學院智能農業機械裝備實驗室常務副主任張玉成說，“從2014年開始，我們就看準了智能農業機械裝備這條賽道，通過多年不懈努力，終于初見成果”。

2014年，中國科學院計算技術研究所和洛陽市政府簽署戰略合作協議;2015年，中國科學院計算技術研究所洛陽分所正式成立;2017年，洛陽分所聯合其他幾家單位成立河南省智能農機創新中心;2018年“超級拖拉機I號”問世;2019年，國家農機裝備創新中心正式通過工信部論證，成為國家級平臺，同年，經中國科學院批準，由中國科學院計算技術研究所牽頭，聯合中國科學院植物研究所、微電子研究所、沈陽自動化研究所等 7 家院內單位，聯合組建了中國科學院智能農業機械裝備工程實驗室 。

經過多年的部署和研發，該工程實驗室已經成功研發出國內首款智能農機專用控制芯片、智能網聯終端控制器、農機大數據平臺和無人駕駛技術等，率先提出并成功研制出全球第一臺基于第三代技術體系的智能農業裝備。目前，工程實驗室團隊在新一代智能農業裝備領域處于國內領先、國際一流的水平。

“之所以發展這么快，首先得益于所領導在科研產業深度結合方面的戰略思考和頂層布局，自項目落地起，便同拖拉機、軸承等全國優勢產業緊密結合，有的放矢。”張玉成說。目前，實驗室平臺已經聚集了10余家中國科學院內農機相關技術研究單位、7所高校和30余家企業，上中下游合作創新。例如：“超級拖拉機I號”就是由中科晶上提供整機系統方案和衛星通信等核心技術，中科院微電子所提供無人駕駛技術，中科院合肥物質院提供傳感器，中國農機工業的龍頭企業——中國一拖提供拖拉機車架、換擋等技術和應用場景數據等。

模式探索 突破產學研用合作壁壘

按幾下手上的遠程遙控器，無人駕駛農機裝備就開始自動犁地、播種、撒藥、收莊稼。設定好時間和路線，它們甚至可以半夜“加班”，24小時無休，從耕整到播種再到植保環節全程無人作業。

這種科幻片似的場景，其實在我們真實生活中正在上演，“無人農場”正在成為現實。這就是中國科學院智能農機機械裝備工程實驗室研發的“超級拖拉機I號”，它的最大亮點是基于衛星的智能網聯。有了它們，萬畝級的農機基地，只需要三四個人就能指揮將近20臺智能農機，完成耕地、播種、灑水、打藥等全流程作業。而另一邊，山西農谷、蕪湖繁昌、銀川賀蘭、阿納庫勒……一組組來自祖國各地的智能農機應用場景數據，點亮在實驗室的數據平臺上，科研人員正緊盯數據軌跡，討論著優化方案。

從“洛陽一拖”到濰坊“雷沃重工”，再到湖北“帕菲特”，一家又一家的傳統農機企業紛紛簽約，正打造各自區域內智慧農業示范基地，惠及地方農業科技應用發展，真正做到了科研院所與企業合作，實實在在地將科技資源轉化為生產資源。

把科研成果轉化為企業的產品和效益，需要打通若干環節。在整個鏈條之中，最關鍵的環節就是找對技術的市場化路徑。因此，推動院企合作，首先要打破信息不對稱的障礙。科研院所和生產企業之間的合作常出現“斷檔”，有時科研院所和生產企業達成了合作，雙方的分工也極其分明，科研院所將技術轉讓給企業后，雙方的合作隨之完成。而企業在生產過程中，如果對科研技術把握不好，生產出來的產品質量可能得不到保證。所以，打通科研院所和生產企業之間的信息通道，讓科研和生產保持密切互動，就變得非常重要。

對于技術的市場化路徑，張玉成體會很深：“從研發技術到產品產值，條鏈太長。企業想要出產品，科研人員擅長出專利，交流往往不在一個頻道上。科研人員不能過分依賴國家項目扶持，而要按市場規則實現科研成果轉化。”如今，在這種創新體系下，科研人員只需負責提供專利，簽署技術買賣協議，再根據需求去委托開發。這種創新模式目前已成效初顯。在我國農機芯片和操作系統完全依賴進口產品的大背景下，中心已研發出國內首款智能農機定制芯片——“神農I號”芯片，以及被喻為拖拉機“安卓系統”的“珊瑚”操作系統等。

“都說‘懂芯片的不懂農業，懂農業的不懂芯片’，計算所和中國一拖的合作，成功打破了這一魔咒。”張玉成說，“我們想建立中國人自主可控的農機創新體系，用核心技術擺脫農機產業低附加值的窘境，闖出一條突破產學研用壁壘的康莊大道。”