元宇宙視域下畜牧業(yè)智能化路徑探索

摘要：元宇宙作為未來數(shù)字世界的顯著范式，為畜牧業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了可行性路徑。基于元宇宙視域，在分析畜牧業(yè)智能化現(xiàn)狀和存在問題的基礎(chǔ)上，探索畜牧業(yè)智能化的實現(xiàn)路徑，提出以區(qū)塊鏈、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為支撐的智能化路徑。畜牧業(yè)智能化實現(xiàn)路徑主要涵蓋以下方面：首先，借助大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實施畜牧業(yè)智能化，通過系統(tǒng)化數(shù)據(jù)采集和精準分析，優(yōu)化生產(chǎn)效率并監(jiān)測動物健康狀況；其次，采用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄畜產(chǎn)品的源頭、生產(chǎn)歷程和流通鏈路，建立全程可追溯的產(chǎn)品質(zhì)量保障系統(tǒng)；再次，運用虛擬教育平臺進行畜牧業(yè)培訓和教育，協(xié)助用戶在虛擬環(huán)境中學習畜牧業(yè)知識和技能，提升科技創(chuàng)新能力；最后，利用政府和市場雙重作用，盤活資金、人才、技術(shù)等資源要素，推動畜牧業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。基于以上考量，期望通過數(shù)字技術(shù)的引導，實現(xiàn)畜牧業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：元宇宙；畜牧業(yè)；智能化

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0406

中圖分類號：S818 文獻標志碼：A 文章編號：1008‐0864（2024）08‐0001‐08

隨著5G、區(qū)塊鏈、人工智能（artificial intelligence，AI）、虛擬現(xiàn)實（augmented reality，AR）、智能機器人、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化正迅速向數(shù)字化道路邁進[1]。作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵組成部分，畜牧業(yè)正在逐步實現(xiàn)與新一代信息技術(shù)的有機耦合。2022年《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展行動計劃（2022—2025年）》和中央一號文件中都特別強調(diào)數(shù)字技術(shù)在畜牧業(yè)中的重要地位，著力發(fā)展畜牧業(yè)智能化，支持畜牧業(yè)生產(chǎn)、加工與流通等各環(huán)節(jié)的智能化轉(zhuǎn)型。但技術(shù)難題、成本壓力、人才短缺、傳統(tǒng)觀念等依舊是困擾我國畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的掣肘問題。畜牧業(yè)智能化是新一代信息技術(shù)應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)管理過程，實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖過程中的全面自動化、數(shù)字化、信息化，提高畜牧業(yè)生產(chǎn)效率、品質(zhì)和安全水平，保護生態(tài)環(huán)境，促進畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展，從而有效應(yīng)對上述挑戰(zhàn)[2]。我國正大力推動以5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為重點的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（簡稱“新基建”），畜牧業(yè)智能所依賴的技術(shù)與新基建高度重合，這一歷史機遇使得畜牧業(yè)智能能夠成為現(xiàn)實[3]。

元宇宙并非是資本追逐的泡沫，而是人類數(shù)字文明的科技“大成”平臺，是多種數(shù)字技術(shù)的集大成者。正如智能手機的出現(xiàn)是由通信技術(shù)、芯片技術(shù)及各種智能技術(shù)相結(jié)合，元宇宙作為新一代信息技術(shù)的集合體，是未來Web3.0 的重要展現(xiàn)[4]。雖然元宇宙通常與游戲和娛樂相關(guān)聯(lián)，但它在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其是畜牧業(yè)中的應(yīng)用潛力不容忽視。畜牧元宇宙是利用元宇宙技術(shù)來模擬和優(yōu)化畜牧業(yè)生產(chǎn)、銷售和管理過程的一種創(chuàng)新應(yīng)用。然而，元宇宙在畜牧業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于初級階段，仍有大量空間等待探索和實踐，但與元宇宙系統(tǒng)相關(guān)的智能技術(shù)已逐漸應(yīng)用在畜牧業(yè)實踐中。在畜禽污染、畜禽疫病方面，楊飛云等[5]構(gòu)建了養(yǎng)殖環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)、畜禽健康智能辨識系統(tǒng)和智能化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了畜禽健康評估監(jiān)測、養(yǎng)殖數(shù)據(jù)收集、精準飼喂、室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)等。在養(yǎng)殖過程方面，英國西英格蘭大學Hansen等[6]提出了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的豬臉識別算法；Feng等[7]研制了畜禽養(yǎng)殖消毒機器人系統(tǒng)；萬暢等[8]研制了半開放式牛場工作環(huán)境及自動化飼喂系統(tǒng)。在溯源方面，楊信廷等[9]構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈的畜牧養(yǎng)殖資產(chǎn)監(jiān)管身份認證；耿麗微等[10]提出了基于射頻識別技術(shù)的身份識別系統(tǒng)，可標識牲畜個體，使用瘤胃式動物電子標識為奶牛建立數(shù)字檔案。目前，已有不少關(guān)于元宇宙農(nóng)業(yè)的研究和實踐。在理論方面，利用元宇宙技術(shù)對現(xiàn)實世界的事物進行建模，使其數(shù)字化，并將其在元宇宙中進行復現(xiàn)，再通過聲、光、電、熱等一系列傳感器將現(xiàn)實世界的信息回傳并作用于元宇宙的數(shù)字孿生模型上，進而實現(xiàn)現(xiàn)實世界與元宇宙之間的同步[11]。在實踐方面，通過創(chuàng)建虛擬農(nóng)場向?qū)W生傳授耕作技術(shù)、土壤類型、作物管理、灌溉方法、動物監(jiān)測和動物養(yǎng)殖等知識[12]，以及向牧民與學生跨地域試驗不同畜禽、養(yǎng)殖方式與技術(shù)[13]。例如，微軟公司開發(fā)了名為“FarmBeats”的數(shù)字農(nóng)業(yè)平臺，利用云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[14]。百度“希壤”元宇宙平臺[15]搭建虛擬中傳校園，為用戶營造出一所虛擬大學的“真實”的全感官體驗。此外，荷蘭、土耳其、俄羅斯等國通過給奶牛佩戴VR眼鏡等牧場試驗，可大幅度提升奶產(chǎn)量[16]。

畜牧元宇宙是一種基于虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈、AI等前沿技術(shù)的數(shù)字化生產(chǎn)模式，其核心思想是將生產(chǎn)、銷售和管理過程數(shù)字化，實現(xiàn)信息的共享和流通，從而提高畜牧生產(chǎn)效率和質(zhì)量，推動畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型和升級。在元宇宙中，養(yǎng)殖人員運用AI、AR等技術(shù)實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖模擬、生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、決策支持，以及畜牧產(chǎn)品數(shù)字化等。基于此，研究元宇宙視域下畜牧業(yè)智能化路徑的動機在于元宇宙技術(shù)的發(fā)展為畜牧業(yè)提供了全新的數(shù)字化平臺和交互式工具，為畜牧業(yè)提供更加便捷、高效、可持續(xù)的發(fā)展路徑。因此，探索數(shù)字化技術(shù)與畜牧業(yè)的融合，有利于為畜牧業(yè)發(fā)展提供新的思路和創(chuàng)新的解決方案。

1 元宇宙視域下畜牧業(yè)智能化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

在元宇宙范式下，畜牧業(yè)迎來了數(shù)字化和智能化的嶄新時代。通過元宇宙構(gòu)建，畜牧業(yè)可將實際世界數(shù)字化并投射至虛擬空間，為實現(xiàn)養(yǎng)殖的精細化和標準化提供了嶄新的可能性。此外，畜牧業(yè)經(jīng)歷了從技術(shù)探索、信息化建設(shè)到智能化升級的演進，正不斷向著智能化、信息化和精細化的方向邁進。然而，在元宇宙發(fā)展尚不完善的背景下，畜牧業(yè)智能化仍然面臨技術(shù)不夠成熟、成本居高不下和人才短缺等多重困境。與此同時，在元宇宙視域下，畜牧業(yè)呈現(xiàn)出數(shù)字孿生、可視化、虛擬化等趨勢，為畜牧業(yè)智能化提供了新的發(fā)展方向。

1.1 元宇宙的概念及構(gòu)建

元宇宙并非單純地重構(gòu)舊世界或創(chuàng)設(shè)新的虛擬世界，而是呈現(xiàn)為與現(xiàn)實相互交融、共同發(fā)展的孿生體系。它不以“脫離現(xiàn)實、轉(zhuǎn)向虛擬”為替代選擇，而是一種“借助虛擬、補足現(xiàn)實”的補償路徑，同時也是一項“超越現(xiàn)實”的創(chuàng)新行動[17]。元宇宙世界是以數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施為支柱，以5G、區(qū)塊鏈、AI、AR、智能機器人、數(shù)字孿生為核心技術(shù)支撐，依據(jù)相應(yīng)算法規(guī)則，構(gòu)建與物質(zhì)世界框架相吻合的數(shù)字世界，并將物質(zhì)世界的現(xiàn)實狀況映射至虛擬空間。元宇宙的構(gòu)建需經(jīng)歷3個階段：①虛實孿生，現(xiàn)實與虛擬相互對立，是2個各自獨立的空間；②虛實相生，現(xiàn)實空間的真實性不斷退卻，虛擬空間變得更真實，2個世界相輔相成；③虛實融生，后期階段，虛擬是現(xiàn)實，2個世界徹底融合在一起[18]。

元宇宙的涌現(xiàn)為畜牧業(yè)智能化開辟了新的方向，通過將物理世界數(shù)字化并映射至由互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的虛擬空間實現(xiàn)了畜禽數(shù)字實體及其虛擬生長環(huán)境的構(gòu)建。在元宇宙中，依托新一代信息技術(shù)對畜禽行為進行預(yù)測分析，并根據(jù)元宇宙畜禽系統(tǒng)所得的最優(yōu)解，引導或調(diào)整真實世界中畜禽動物的行為，從而實現(xiàn)真實世界與虛擬世界之間的超實時反饋和高效協(xié)同[19]。其中，數(shù)字孿生作為畜牧業(yè)元宇宙的重要核心技術(shù)，構(gòu)建了畜牧業(yè)元宇宙的基礎(chǔ)平臺。在此基礎(chǔ)上，融入5G、區(qū)塊鏈、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習、歐幾里得空間理論以及人工智能算法等前沿科技，充實了畜牧業(yè)元宇宙的技術(shù)體系。這使得畜牧元宇宙不僅享有虛擬世界的便捷、高效、低成本和實時等優(yōu)勢，同時保留了真實世界的特質(zhì)，為畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了新的可能性[20]。

1.2 畜牧業(yè)智能化的發(fā)展現(xiàn)狀與困境

1.2.1 畜牧業(yè)智能化的發(fā)展歷程 我國畜牧業(yè)智能化經(jīng)歷了從技術(shù)探索、信息化建設(shè)到智能化升級的演進過程，取得了一定的進展，然而仍需進一步的深入發(fā)展和完善。首先，在技術(shù)探索階段（1990—2000年），智能化技術(shù)在畜牧業(yè)的應(yīng)用受到關(guān)注，涉及計算機、傳感器、控制技術(shù)等方面。領(lǐng)先的養(yǎng)殖場率先采用智能化設(shè)備和管理系統(tǒng)，引入畜禽優(yōu)良品種、全價配合飼料以及先進的設(shè)備工藝，以實現(xiàn)動物飲食、疾病防治和環(huán)境控制等方面的優(yōu)化。其次，在信息化建設(shè)階段（2001—2019年），國家在《全國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中專門設(shè)置了“信息感知與動物精細養(yǎng)殖管控機理研究”重點專項，并建立了畜牧業(yè)信息化平臺，從而實現(xiàn)了畜禽生產(chǎn)全程信息化管理。與此同時，各級政府相繼頒布了一系列政策和措施，促進畜牧業(yè)信息化的快速發(fā)展，推動該行業(yè)朝著數(shù)字化和智能化方向邁進。最后，在智能化升級階段（2020年至今），新一代智能化技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、AI和大數(shù)據(jù)等嶄露頭角，成為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵推動力，全球產(chǎn)業(yè)格局得以重構(gòu)。這一階段實現(xiàn)了對動物個體的精細化管理、智能化飼喂以及智能化疾病監(jiān)測等方面的突破，為畜牧業(yè)帶來了革命性的變革，顯著提高了動物福利水平，優(yōu)化了生產(chǎn)效率，并降低了疾病風險。同時，新型養(yǎng)殖模式如“互聯(lián)網(wǎng)+畜牧業(yè)”也在此階段蓬勃發(fā)展。

1.2.2 畜牧業(yè)智能化發(fā)展現(xiàn)狀 作為全球最大的畜牧業(yè)生產(chǎn)國之一，我國畜牧業(yè)正朝著智能化、信息化和精細化的方向邁進，然而，在此過程中，仍需攻克技術(shù)、經(jīng)濟及管理等方面的復雜難題。為了提高畜禽生產(chǎn)效率、降低養(yǎng)殖成本、改善養(yǎng)殖環(huán)境及確保畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量與安全，廣泛應(yīng)用智能化技術(shù)成為當今畜牧業(yè)生產(chǎn)與管理的關(guān)鍵所在。其一，畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用不斷深化。依托先進的傳感器技術(shù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，管理人員能夠?qū)崿F(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境、畜禽健康狀況等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、分析和預(yù)測，為養(yǎng)殖人員決策提供了科學依據(jù)。其二，智能化養(yǎng)殖設(shè)施不斷升級。自動化飼喂及水、溫度、濕度、通風等設(shè)施的應(yīng)用實現(xiàn)對畜禽飲食和生活環(huán)境的智能化管理和控制，從而降低勞動力成本，提高養(yǎng)殖效益。如豬場自動飼喂系統(tǒng)包括自動供料系統(tǒng)和自動飼喂系統(tǒng)，可實現(xiàn)飼料從倉庫到料塔，再到豬舍、飼喂器的全自動控制；奶牛精細飼喂系統(tǒng)與飼喂機器人結(jié)合的奶牛身份自動識別系統(tǒng)和營養(yǎng)管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)高效的奶牛精確飼喂；養(yǎng)殖場智能感知控制系統(tǒng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)，并應(yīng)用視頻技術(shù)對養(yǎng)殖進行實時、連續(xù)地監(jiān)測，建立全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及通過三維圖像融合技術(shù)，將不同位置、角度的監(jiān)控畫面進行無縫對接。其三，畜禽健康管理不斷智能化。利用先進的影像識別、語音識別和生物傳感等技術(shù)，管理人員能夠?qū)崿F(xiàn)對畜禽的健康狀況以及養(yǎng)殖場的環(huán)境、飲水、飼料等進行實時監(jiān)測和智能化管理，從而及早發(fā)現(xiàn)疾病并進行精準治療，提高養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

1.2.3 畜牧業(yè)智能化的發(fā)展困境 技術(shù)難題、成本壓力、人才短缺、傳統(tǒng)觀念和信任危機等是畜牧業(yè)智能化面臨的掣肘問題。一方面，畜牧業(yè)智能化技術(shù)尚未完全成熟，畜牧養(yǎng)殖環(huán)節(jié)信息監(jiān)測技術(shù)依然落后，且普及率不高，無法準確、有效地掌握養(yǎng)殖環(huán)節(jié)農(nóng)場動物本身及其生活環(huán)境的實際狀況。首先，畜牧業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和處理、農(nóng)場環(huán)境的智能化控制、智能飼料喂養(yǎng)等都需更高水平的技術(shù)支持以及畜牧業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)來源多樣化，然而數(shù)據(jù)往往分散在不同的地方，形成了數(shù)據(jù)孤島，難以進行有效地整合和分析，進而限制畜牧業(yè)智能化的應(yīng)用。其次，智能化技術(shù)需大量的投入，而畜牧業(yè)智能化的回報周期較長，對于眾多中、小型畜牧企業(yè)而言，采用智能化技術(shù)的成本和風險均較高。另一方面，畜牧業(yè)智能化需專業(yè)人才的支持，然而國內(nèi)人才結(jié)構(gòu)老齡化、培訓和教育水平低下等問題嚴重制約著畜牧業(yè)智能化的發(fā)展。與此同時，我國是畜禽養(yǎng)殖大國，也是獸用抗菌藥物的生產(chǎn)和使用大國。獸用抗菌藥的長期大量使用會造成環(huán)境污染、細菌耐藥性增強、畜禽農(nóng)產(chǎn)品安全風險增高等問題，危害人類的健康。部分農(nóng)戶和養(yǎng)殖戶仍然存在著傳統(tǒng)的養(yǎng)殖觀念，對于智能化技術(shù)的應(yīng)用持保留態(tài)度。畜牧業(yè)發(fā)展主體忽略動物福利，抗生素使用依然存在，大部分飼料生產(chǎn)只注重產(chǎn)量，而忽視品質(zhì)與營養(yǎng)，對畜禽糞污資源化利用的智能設(shè)備、設(shè)施采用率更少，缺乏標準化的技術(shù)體系，綜上，畜牧業(yè)智能化的發(fā)展受到制約，其原因在于缺乏健全的畜牧業(yè)智能化技術(shù)體系、標準和規(guī)范。

1.3 元宇宙視域下的智能畜牧業(yè)發(fā)展趨勢

1.3.1 畜牧環(huán)境數(shù)字孿生 畜牧元宇宙養(yǎng)殖是通過現(xiàn)實世界中各類傳感器獲取畜禽發(fā)育過程的實時數(shù)據(jù)，利用畜禽個體的數(shù)字檔案在元宇宙中實現(xiàn)數(shù)字孿生，從而制定精細化、標準化的養(yǎng)殖。畜禽養(yǎng)殖人員能夠在元宇宙中依托畜禽健康監(jiān)測系統(tǒng)，實時查看畜禽個體的生長狀態(tài)。一是基于可穿戴設(shè)備技術(shù)，連續(xù)實時地收集動物生理健康狀況等信息；二是基于圖像識別，實現(xiàn)個體識別、運動檢測、個體跟蹤等功能，監(jiān)測動物的形態(tài)參數(shù)，如進食量、排泄量、運動量等，并對畜禽個體健康情況進行評估，預(yù)測動物的體重，幫助飼養(yǎng)者計算生長率，輔助畜禽養(yǎng)殖人員進行決策；三是根據(jù)畜禽群體的生長狀態(tài)及健康狀況，在元宇宙中將實施的增加喂養(yǎng)頻次、增加光照時間、增加運動量等養(yǎng)殖措施進行單因素或多因素的多時空場景模擬，根據(jù)模擬結(jié)果確定最佳養(yǎng)殖對策并反饋給畜禽養(yǎng)殖人員，養(yǎng)殖人員再根據(jù)元宇宙系統(tǒng)決策確定最終需要采取的養(yǎng)殖措施；四是實時監(jiān)控畜禽個體的生長狀態(tài)，對食欲下降、排便頻次增加或減少、精神狀態(tài)下降等異常狀況及時向畜禽養(yǎng)殖人員發(fā)出預(yù)警，以及跨地域?qū)崟r觀察和掌握畜禽個體狀況并做出合理的研判，智能預(yù)測結(jié)果并及時向畜禽養(yǎng)殖人員反饋。

1.3.2 畜牧產(chǎn)業(yè)鏈條可視化 元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈條長、輻射范圍廣、場景應(yīng)用豐富，包含了底層信息基礎(chǔ)設(shè)施、平臺服務(wù)、內(nèi)容場景應(yīng)用、硬件設(shè)備等諸多產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，涉及信息網(wǎng)絡(luò)、云計算、區(qū)塊鏈、人機交互、無界零售等眾多新興技術(shù)，這些技術(shù)在購物、游戲、社交、文旅、體育等各個場景應(yīng)用潛力巨大，得到了眾多企業(yè)的重點布局和資本市場的青睞[20]。消費者與生產(chǎn)者無法有效對接是畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的痛點，因此，通過元宇宙，消費者與中間商能夠?qū)崟r查看畜牧產(chǎn)品數(shù)據(jù)，降低對畜牧產(chǎn)品質(zhì)量信息的獲取成本，從而實現(xiàn)在元宇宙場景下數(shù)據(jù)的有機、多維度整合，打通現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的商流、物流、信息流和資金流的四流合一。利用元宇宙的全息感知軟硬件，還可以使產(chǎn)品購買者能夠切身感受到畜禽的生長環(huán)境，直觀地見證畜牧產(chǎn)品加工、運輸、配送及分銷等過程。如購買羊肉，消費者能夠在元宇宙畜禽系統(tǒng)中見證到小羊出生、生長發(fā)育、飼養(yǎng)方式、生存環(huán)境、屠宰加工、運輸分銷、銷售上架等過程。

1.3.3 畜牧教育虛擬化 畜牧元宇宙作為專門為畜牧業(yè)領(lǐng)域打造的虛擬現(xiàn)實世界，為畜牧業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)人才教育提供了更加真實、全面、多樣化的學習方式和機會。一方面，元宇宙能夠提供一個虛擬的農(nóng)業(yè)環(huán)境，讓用戶在其中模擬真實的畜禽操作，如養(yǎng)殖、喂養(yǎng)、清洗等，進而學習農(nóng)業(yè)知識和技能，并提高自身的實際操作能力；另外，元宇宙還能夠提供虛擬的實驗室環(huán)境，為用戶進行畜禽相關(guān)的試驗，包括生產(chǎn)、養(yǎng)殖、疾病防治等，在試驗中進行探索和發(fā)現(xiàn)，從而提高用戶的創(chuàng)新能力和實踐能力。另一方面，元宇宙可提供虛擬的講座環(huán)境，能夠促使用戶聽取來自世界各地的專家講座，依托虛擬講座了解到不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)情況，學習不同的農(nóng)業(yè)經(jīng)驗和技巧；此外，元宇宙還能提供虛擬的交流平臺，讓用戶與其他農(nóng)業(yè)人才、專家、牧民進行交流，從而學習到不同的農(nóng)業(yè)經(jīng)驗和技巧，為畜牧人才培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

2 元宇宙視域下畜牧業(yè)智能化的實踐應(yīng)用

元宇宙為畜牧業(yè)帶來了數(shù)字化、智能化和教育創(chuàng)新的新時代，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了全新的視角和工具。首先，在元宇宙中，虛擬畜牧場通過模擬各種氣候、環(huán)境和設(shè)施，使養(yǎng)殖人員能夠在虛擬場景中實現(xiàn)真實的養(yǎng)殖操作，從而降低環(huán)境影響并節(jié)約成本；其次，元宇宙的智能飼喂系統(tǒng)和數(shù)字化管理工具提高了畜牧業(yè)的效率和管理水平，實現(xiàn)了自動調(diào)配飼料、實時監(jiān)測環(huán)境因素和數(shù)字化管理畜禽生長狀況；最后，元宇宙為畜牧業(yè)人才培養(yǎng)帶來了新機遇，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教育平臺，用戶能夠在虛擬環(huán)境中體驗和學習畜牧技能，提高實踐和創(chuàng)新能力。

2.1 元宇宙虛擬畜牧場

在元宇宙虛擬畜牧場中，能夠模擬不同氣候、環(huán)境、養(yǎng)殖設(shè)施等條件，讓養(yǎng)殖人員在虛擬場景中實現(xiàn)真實的養(yǎng)殖操作，虛擬畜牧場不僅能夠降低實地養(yǎng)殖對環(huán)境的影響，還能夠節(jié)約養(yǎng)殖成本。例如江蘇星月測繪科技開發(fā)的元宇宙虛擬農(nóng)場系統(tǒng)[21]，可讓用戶模擬養(yǎng)殖、種植的過程，體驗實際與虛擬交互的樂趣；美團推出了“ 未來食物農(nóng)場”[22]，通過虛擬農(nóng)場和虛擬農(nóng)產(chǎn)品的展示，引導用戶更好地了解養(yǎng)殖過程和農(nóng)村文化；阿里巴巴旗下的“阿里天貓農(nóng)場”[23]也推出了虛擬畜牧場產(chǎn)品，讓用戶在虛擬場景中參與畜牧業(yè)生產(chǎn)過程，同時也能夠購買真實的農(nóng)產(chǎn)品；美國FarmTogether公司推出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)業(yè)元宇宙平臺（https：//farmtogether.com/），旨在為投資者提供對農(nóng)業(yè)資產(chǎn)的投資和管理服務(wù)，同時也讓用戶了解和參與到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中。另外，元宇宙智能飼喂系統(tǒng)能夠根據(jù)畜禽品種、年齡、體重等因素，自動調(diào)配飼料，減少浪費，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制，提高飼喂的準確性和效率。如京東數(shù)字科技推出了“智能養(yǎng)殖云”平臺[24]，通過云計算、大數(shù)據(jù)和AI等技術(shù)，實現(xiàn)對畜禽飼喂、生長和疾病預(yù)警等方面的智能化管理；浙江省瑞安市通過智慧畜牧云平臺實現(xiàn)對畜禽飼喂的精準控制和智能化管理，提高畜禽生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

2.2 元宇宙數(shù)字化管理

元宇宙中的物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)畜禽生產(chǎn)全過程的數(shù)字化管理，通過傳感器等設(shè)備實時監(jiān)測和采集畜禽場內(nèi)溫度、濕度、氣體等環(huán)境因素數(shù)據(jù)，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對畜禽的生長狀況、飼養(yǎng)記錄等信息的數(shù)字化管理和共享，數(shù)字化管理能夠提高畜禽生產(chǎn)效率和管理水平，同時也有利于畜禽產(chǎn)品的追溯和質(zhì)量控制。如阡陌科技是一家專注于農(nóng)業(yè)AI發(fā)展的公司，其產(chǎn)品主要包括智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、智慧漁業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、智慧畜牧大數(shù)據(jù)平臺等，提供全生命周期的農(nóng)業(yè)服務(wù)；瀚云科技是一家致力于打造農(nóng)業(yè)數(shù)字化、智能化生態(tài)的公司，其產(chǎn)品包括智慧農(nóng)場平臺、智慧畜牧平臺、智慧漁業(yè)平臺等，旨在推動農(nóng)業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展；美國農(nóng)機巨頭John Deree與微軟合作創(chuàng)建農(nóng)業(yè)元宇宙，運用高精度的農(nóng)作物圖像進行訓練，以使該元宇宙系統(tǒng)能夠在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)對每一株農(nóng)產(chǎn)品的精確控制和管理，實現(xiàn)生產(chǎn)全過程無人化。

2.3 元宇宙專業(yè)人才培養(yǎng)

元宇宙能夠為農(nóng)業(yè)人才教育培養(yǎng)提供全新的、虛擬的學習環(huán)境，包括不同的動物種類、飼養(yǎng)環(huán)境等，讓其在虛擬環(huán)境中體驗和學習畜牧技能，并探索和發(fā)現(xiàn)。老撾國立大學農(nóng)學院借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)打造在線農(nóng)業(yè)元宇宙系統(tǒng)，為學生提供與農(nóng)業(yè)相關(guān)的在線教育和培訓，進而通過所建立的虛擬現(xiàn)實平臺，學生能夠獲得真實仿真的學習環(huán)境。Agro-Know是希臘的農(nóng)業(yè)信息和知識管理公司，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供在線培訓和教育，進而為用戶提供技能和農(nóng)業(yè)知識的學習和實踐。EON Reality是一家虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)公司，為全球范圍內(nèi)的用戶提供各種虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實解決方案，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)為用戶提供在線培訓和教育。

3 元宇宙視域下畜牧業(yè)智能化的實現(xiàn)路徑

畜牧業(yè)智能化的實現(xiàn)路徑需依賴現(xiàn)代信息技術(shù)和智能設(shè)備，其關(guān)鍵措施包括增加技術(shù)研發(fā)和推廣的投入、推動數(shù)字孿生等新技術(shù)在智能畜牧中的國產(chǎn)化研發(fā)、加強區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用以確保數(shù)據(jù)安全和透明、建立完善的基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)系統(tǒng)以保障智能化設(shè)備的穩(wěn)定運行等。此外，還需要通過政策支持、資金投入和市場機制來推動畜牧業(yè)的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型。

3.1 以現(xiàn)代信息技術(shù)為基石，助推畜牧業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

畜牧業(yè)智能化需借助現(xiàn)代化的信息技術(shù)和智能化設(shè)備。其中，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI、云計算等技術(shù)可應(yīng)用于畜牧業(yè)的生產(chǎn)、管理和銷售等環(huán)節(jié)，以提高生產(chǎn)效率、降低成本、改善產(chǎn)品質(zhì)量等。要實現(xiàn)畜牧業(yè)智能化，一是需要在技術(shù)研發(fā)和推廣方面加大投入力度，積極引導科技創(chuàng)新成果應(yīng)用于畜牧業(yè)；二是加快數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)在智能畜牧業(yè)方面的國產(chǎn)化研發(fā)，提高5G和云計算在智能畜牧業(yè)中布局，強化智能畜牧的技術(shù)基礎(chǔ)，運用邊緣計算、霧計算等前沿技術(shù)加大智能畜牧設(shè)備設(shè)施升級迭代，促進設(shè)備和內(nèi)容在智能畜牧中相互貫通；三是增加畜牧業(yè)、種業(yè)專項科技創(chuàng)新項目數(shù)量，構(gòu)建畜牧業(yè)、種業(yè)數(shù)據(jù)庫。同時，大力支持有實力和有創(chuàng)造性的畜牧業(yè)企業(yè)，為其提供資金支持和稅費減免，通過產(chǎn)業(yè)鏈拓展與并購拓寬業(yè)務(wù)范圍，并依靠研發(fā)投入為企業(yè)多元化經(jīng)營提供內(nèi)生動力，使其更多的資金流向畜牧業(yè)科技研發(fā)投資領(lǐng)域，擴寬資金融入渠道。

與此同時，畜牧業(yè)智能化需要建立完善的基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)系統(tǒng)，以保障智能化設(shè)備的穩(wěn)定運行。一是需要建立物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心和云計算等基礎(chǔ)設(shè)施，并建立畜牧業(yè)智能化的生態(tài)系統(tǒng)，包括智能養(yǎng)殖、智能物流和智能銷售等環(huán)節(jié)，以形成完整的畜牧業(yè)智能化產(chǎn)業(yè)鏈；二是通過新基建裝備元宇宙實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的畜牧育種、養(yǎng)殖和銷售等數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計和建模，并在元宇宙世界中直接建模進行分析和決策，幫助畜牧業(yè)生產(chǎn)者、消費者、中間商了解產(chǎn)品供給狀況并提供未來的市場需求，進而從全產(chǎn)業(yè)鏈角度消除畜牧業(yè)周期性問題。同時，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，畜牧業(yè)機器人、個體身份標識、精準飼喂技術(shù)、智能環(huán)境監(jiān)測技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備在畜牧業(yè)領(lǐng)域相互耦合，使元宇宙世界中畜禽生長數(shù)字模型更加符合現(xiàn)實。

3.2 以區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)為抓手，構(gòu)建畜牧業(yè)品牌化全鏈條

元宇宙經(jīng)濟能夠利用開發(fā)文旅線路、提供田園旅拍服務(wù)、支持禽畜數(shù)字領(lǐng)養(yǎng)等方式發(fā)展畜牧業(yè)虛擬經(jīng)濟，為傳統(tǒng)畜牧業(yè)發(fā)展提供基于文化創(chuàng)意的全新賦能。相較傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)關(guān)注點放到產(chǎn)品數(shù)量、價格及質(zhì)量層面而言，元宇宙經(jīng)濟表現(xiàn)出鮮明的敏捷化、服務(wù)化及差異化特色，具體包括邏輯形式更加多樣、連接渠道得以暢通、物理隔閡全面消除、消費者及生產(chǎn)者關(guān)系重新塑造等。尤其是元宇宙經(jīng)濟能夠?qū)鹘y(tǒng)貿(mào)易活動難以提供服務(wù)支持的物品轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱少Q(mào)易化”商品，促進小眾供需面向“線上規(guī)模化”的發(fā)展，進而實現(xiàn)“長尾供需”的積極轉(zhuǎn)變。元宇宙技術(shù)能夠為養(yǎng)殖人員提供新的發(fā)展契機，如數(shù)字禽畜體、畜牧業(yè)非同質(zhì)化代幣（non-fungible token，NFT）藝術(shù)藏品等新型數(shù)字經(jīng)濟業(yè)態(tài)。

因此，未來應(yīng)致力于新技術(shù)研發(fā)加速，構(gòu)建以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的溯源系統(tǒng)，以及畜產(chǎn)品大數(shù)據(jù)平臺。一方面，通過信息記錄、標識佩戴、身份識別、信息錄入與傳輸、數(shù)據(jù)分析和平臺信息共享等手段，實現(xiàn)對畜禽從出生、養(yǎng)殖、屠宰、運輸?shù)较M的全環(huán)節(jié)一體化全程監(jiān)控，即通過動物個體及產(chǎn)品標識技術(shù)，將大型養(yǎng)殖場的屠宰加工、物流及銷售各環(huán)節(jié)進行鏈接；另一方面，根據(jù)可追溯管理要求，建立動物疫病及產(chǎn)品安全溯源信息系統(tǒng)，在養(yǎng)殖過程中對每頭或每批牲畜的特征屬性、健康狀態(tài)、疫病防控和牲畜在屠宰過程中的安全檢測、檢疫、產(chǎn)品等級和分包裝等全過程的海量信息進行實時采集，進而實時感知和掌控生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，提高畜牧業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，必需做好頂層設(shè)計，構(gòu)建政府、科研機構(gòu)、企業(yè)和養(yǎng)殖人員共同推進畜牧產(chǎn)品品牌化的機制，建立健全畜牧產(chǎn)品品質(zhì)檢驗、品牌認證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的規(guī)則，發(fā)揮政府在制定規(guī)則的主體作用，進而形成畜牧品牌全鏈條的產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈、供應(yīng)鏈管理體系。

3.3 以虛擬教育平臺為依托，引領(lǐng)畜牧業(yè)人才建設(shè)

畜牧業(yè)智能化的發(fā)展離不開專業(yè)人才的推動，因此，人才培養(yǎng)與引進工作亟待加強，特別是在信息技術(shù)、數(shù)據(jù)分析以及養(yǎng)殖管理等領(lǐng)域。首先，政府和企業(yè)需通過多種途徑如人才補貼、醫(yī)療資源優(yōu)先等從而吸引相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才；其次，創(chuàng)新性地建立元宇宙虛擬教育平臺，為用戶提供更為沉浸式的學習體驗。這一平臺可根據(jù)用戶的興趣、能力和進度，為其量身定制學習計劃和體驗，以更好地滿足個體需求。同時，還可通過創(chuàng)建各類虛擬場景和模擬環(huán)境，提供創(chuàng)新的學習和實踐機會，使用戶能直觀地理解學習內(nèi)容，提高學習效果，激發(fā)創(chuàng)新思維和實踐能力，以培養(yǎng)具有創(chuàng)造力和競爭力的優(yōu)秀人才。

企業(yè)應(yīng)優(yōu)先考慮加大人才投入，積極吸引和培育具備元宇宙相關(guān)技能與知識的各類專業(yè)人才，如程序開發(fā)、虛擬現(xiàn)實以及數(shù)字化營銷等領(lǐng)域人才。通過與高校及職業(yè)培訓機構(gòu)攜手，推動元宇宙相關(guān)領(lǐng)域的教育和培訓，為養(yǎng)殖人員提供豐富的學習機會，進而為企業(yè)未來發(fā)展奠定人才基礎(chǔ)。企業(yè)還可自建元宇宙平臺，供員工及外部人才學習和體驗，從而增進對元宇宙技術(shù)與應(yīng)用的了解。此外，制定針對元宇宙人才的激勵政策，包括提供優(yōu)厚的薪酬待遇、良好的職業(yè)發(fā)展空間和晉升機會。

3.4 以政府和市場為核心，領(lǐng)航畜牧業(yè)智能化發(fā)展

政府和市場在畜牧業(yè)智能化方面發(fā)揮著重要作用。政府通過制定政策、提供支持和投入資金，推動畜牧業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展；市場則通過需求和競爭機制，引導企業(yè)和個人投資畜牧業(yè)智能化領(lǐng)域，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。一方面，政府出臺扶持政策，鼓勵畜牧企業(yè)引進和應(yīng)用新技術(shù)，推廣先進的畜牧生產(chǎn)模式，鼓勵畜牧業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等行業(yè)深度融合，提高畜牧業(yè)的信息化、智能化水平；加大對畜牧業(yè)科技創(chuàng)新的支持，提高畜牧業(yè)科技創(chuàng)新的資金投入和政策支持力度，鼓勵畜牧業(yè)相關(guān)企業(yè)積極開展技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，促進政策制定和技術(shù)推廣的落地，支持畜牧企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和人才引進。同時，政府還可推動產(chǎn)學研合作，促進高校、科研機構(gòu)和企業(yè)之間的合作，共同研發(fā)和推廣智能化技術(shù)和設(shè)備。另一方面，市場機制能夠引導資源優(yōu)化配置，推動企業(yè)采用智能化技術(shù)和設(shè)備。例如，為提升生產(chǎn)效率和降低成本，企業(yè)會主動采用智能化技術(shù)和設(shè)備。市場競爭也促使企業(yè)不斷提升智能化水平和創(chuàng)新能力。在此基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化銷售渠道和保障，支持畜牧企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，如強化畜產(chǎn)品品牌推廣、改進供應(yīng)鏈管理等，以提高畜產(chǎn)品市場競爭力，引導消費者接受高品質(zhì)畜產(chǎn)品，進一步支持畜牧企業(yè)科技創(chuàng)新，提升畜牧業(yè)信息化、智能化水平。因此，市場機制與政府政策相輔相成，共同推進企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)資源高效配置和經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

在數(shù)字經(jīng)濟背景下，畜牧業(yè)的智能化具有廣闊的發(fā)展前景。通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)畜牧業(yè)的高效、可持續(xù)和智能化發(fā)展，為市場提供更多高質(zhì)量、健康的畜產(chǎn)品。在未來，隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，畜牧業(yè)智能化的路徑將更加清晰。首先，數(shù)字化技術(shù)將成為畜牧業(yè)智能化的基礎(chǔ)，通過傳感器、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，實現(xiàn)畜禽健康監(jiān)測、全價飼料配方和生產(chǎn)過程控制等全程數(shù)字化管理，提升畜牧業(yè)生產(chǎn)效率、降低成本和提高產(chǎn)量；其次，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用將使畜牧業(yè)與社會各方面更加緊密地聯(lián)系在一起，通過建立畜牧業(yè)生態(tài)圈，實現(xiàn)畜牧業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息共享、資源共享和協(xié)同發(fā)展，加強畜牧業(yè)與科研機構(gòu)、企業(yè)和政府之間的合作與交流；最后，智能化技術(shù)的應(yīng)用將實現(xiàn)畜牧業(yè)的全面升級。利用人工智能和機器學習等技術(shù)，提升養(yǎng)殖設(shè)施和工藝水平；通過物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)強化養(yǎng)殖過程數(shù)據(jù)采集和處理能力，對畜牧業(yè)數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，實現(xiàn)精準養(yǎng)殖、智能預(yù)測和全程自動化等功能，提升畜牧業(yè)生產(chǎn)的智能化水平和競爭力；通過技術(shù)集成，創(chuàng)新研發(fā)養(yǎng)殖場智能感知控制系統(tǒng)、畜禽健康監(jiān)測系統(tǒng)、養(yǎng)殖機器人、畜產(chǎn)品收割加工機器人、自動化糞污處理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)智慧畜牧發(fā)展目標。

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