中科院智能農業(yè)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(yè)機械化、智能化，給農業(yè)現(xiàn)代化插上科技的翅膀。隨著科學技術的進步，農業(yè)生產逐步呈現(xiàn)出“工業(yè)化”的趨勢。當前，農業(yè)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(yè)生產效率，并將深刻地影響農業(yè)產業(yè)的上、下游產業(yè)鏈。

在我國傳統(tǒng)農機技術落后于發(fā)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(chuàng)新體系建設“一步落后，步步落后”。因此，在全球農機工業(yè)強國紛紛開展新一代農機創(chuàng)新體系建設的起跑時刻，我國的農機工業(yè)正借助自身在信息技術領域的優(yōu)勢，打造以信息技術為核心承載的自主可控的農機創(chuàng)新體系，開辟引領國際的新賽道。

本期，《科技創(chuàng)新與品牌》雜志走進中國科學院智能農業(yè)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(fā)展。

頂層設計 構建我國農機創(chuàng)新體系

中國是農業(yè)大國。“三農”問題與經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定息息相關。2016年，我國2300多家規(guī)模型農機生產企業(yè)總產值近4500億元，生產規(guī)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(yè)收入已經達619億美元，2016年我國2300余家企業(yè)的總收入相當。

“這主要是我國在農機領域自主創(chuàng)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(yè)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(yè)機械裝備在全球農機工業(yè)強國面前彎道超車的絕佳時機。”中國科學院智能農業(yè)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(yè)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(zhàn)略合作協(xié)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(lián)合其他幾家單位成立河南省智能農機創(chuàng)新中心;2018年“超級拖拉機I號”問世;2019年，國家農機裝備創(chuàng)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(lián)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(lián)合組建了中國科學院智能農業(yè)機械裝備工程實驗室 。

經過多年的部署和研發(fā)，該工程實驗室已經成功研發(fā)出國內首款智能農機專用控制芯片、智能網聯(lián)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(yè)裝備。目前，工程實驗室團隊在新一代智能農業(yè)裝備領域處于國內領先、國際一流的水平。

“之所以發(fā)展這么快，首先得益于所領導在科研產業(yè)深度結合方面的戰(zhàn)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(yōu)勢產業(yè)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(yè)，上中下游合作創(chuàng)新。例如：“超級拖拉機I號”就是由中科晶上提供整機系統(tǒng)方案和衛(wèi)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(yè)的龍頭企業(yè)——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(huán)節(jié)全程無人作業(yè)。

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(xiàn)實。這就是中國科學院智能農機機械裝備工程實驗室研發(fā)的“超級拖拉機I號”，它的最大亮點是基于衛(wèi)星的智能網聯(lián)。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(yè)。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(yōu)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(tǒng)農機企業(yè)紛紛簽約，正打造各自區(qū)域內智慧農業(yè)示范基地，惠及地方農業(yè)科技應用發(fā)展，真正做到了科研院所與企業(yè)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(yè)的產品和效益，需要打通若干環(huán)節(jié)。在整個鏈條之中，最關鍵的環(huán)節(jié)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(yè)之間的合作常出現(xiàn)“斷檔”，有時科研院所和生產企業(yè)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(yè)后，雙方的合作隨之完成。而企業(yè)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(yè)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(fā)技術到產品產值，條鏈太長。企業(yè)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(guī)則實現(xiàn)科研成果轉化。”如今，在這種創(chuàng)新體系下，科研人員只需負責提供專利，簽署技術買賣協(xié)議，再根據需求去委托開發(fā)。這種創(chuàng)新模式目前已成效初顯。在我國農機芯片和操作系統(tǒng)完全依賴進口產品的大背景下，中心已研發(fā)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(tǒng)”的“珊瑚”操作系統(tǒng)等。

“都說‘懂芯片的不懂農業(yè)，懂農業(yè)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(chuàng)新體系，用核心技術擺脫農機產業(yè)低附加值的窘境，闖出一條突破產學研用壁壘的康莊大道。”