熊范綸：讓人工智能在田野“生長”

你可曾想過，人工智能在廣袤的田野上也能大展身手？

在最近一期《光明少年》新媒體節目“少年與AI的跨界對話”中，我國智能農業的奠基人熊范綸先生傾心講述，與同學們分享了他與田野的故事：“人工智能技術就像一個智慧大腦，將復雜的農業知識和多變的農業環境相結合，實現農業生產的精準化和智能化……”

熊范綸是我國農業科技變革的重要推動者。他將人工智能從實驗室引入田間地頭從讓計算機指導農民施肥，到構建智慧農業技術體系，這條路他已走過四十余年，現在已是“80后”的他依然堅持行走在田野鄉間。

一次次的研討只為做到最好

熊范綸出生于江蘇靖江農村。童年時代的他對身邊的一切都充滿好奇，看到風箏在天空自由飛翔，就琢磨其中的原理；發現兩個杯子能用線連接起來通話，便驚嘆于聲音傳遞的奧妙。這些看似平常的現象，在熊范綸眼中都是一個個有趣的謎題。

因深知農民勞作的艱辛，高中時的熊范綸立志要設計出能幫助鄉親們減負的農業機械。他利用課余時間，刻苦學習機械制圖知識，一筆一劃勾勒出理想的農機圖紙。那些圖紙上的線條，不僅是簡單的描繪，更寄托著他對農業機械化的憧憬。

他的設計從割麥子到最后入倉一氣呵成，得到江蘇省農業廳的高度評價。熊范綸備受鼓舞，更加堅定了在科學道路上繼續前行的決心。

1958年，他成了中國科學技術大學的第一屆學生，這段求學經歷奠定了熊范綸研究自動控制與計算機技術的基礎。“我第一次了解人工智能是在1978年。”20世紀70年代末，人工智能技術在歐美發達國家迅速崛起，釋放出巨大潛能，這股科技浪潮也引起了中國科學界的關注。1981年就職于中國科學院合肥智能機械研究所的熊范綸，為深入學習和研究人工智能，前往美國馬里蘭大學計算機系深造。

留學期間，熊范綸如饑似渴地學習模式識別、圖像處理及專家系統等技術。他說：“這些技術當時在國內還鮮為人知。”

1983年，熊范綸學成歸來，滿心都是如何運用所學知識報效祖國，特別是在軍事或工業領域，但后來卻因種種原因未能成型。一次偶然，熊范綸與農業意外結緣。盡管當時在農村搞科研意味著選擇艱苦的工作環境，工作前景也不被看好，但從鄉村走出來的熊范綸，加之其參觀美國農莊后希望改變中國農村的強烈愿望，讓他沒有絲毫猶豫，決然轉身另辟蹊徑，勇敢地投身農業領域。

讓智能與農業結合，必須先找到一個關鍵的切入點。在一次交流中，土肥專家吳文榮表示希望解決農村嚴重的施肥問題。當時，農民的施肥方式粗放，不僅導致化肥的大量浪費，土壤環境遭到嚴重破壞，還對農作物產量造成影響。

雙方接觸研討后，才知道鴻溝如此難以跨越。熊范綸認真聽取土肥專家多年積累的經驗知識。他們在一次次交流中碰撞出火花，在一次次迂回中取得共識，不斷向目標靠近，最終決定將專家系統應用于指導農民科學施肥。

渾身是勁的我們解鎖更多可能

在建造專家系統的過程中，棘手的問題很快出現了——如何將專家的知識經驗變成計算機能夠表示和運轉的形式，也就是知識工程學科的知識表示與知識運用。

“有難度沒關系，我們有的是干勁！”熊范綸和團隊日夜鉆研，中科大的郭霖同學配合其取得了重要突破，他們大膽采用普通計算機語言Basic進行編程，并排除常見的人工智能語言Lisp，在微型計算機上運行專家系統，這種做法比國際上提前了十年時間。1985年，我國第一個農業專家系統的原創成果“砂姜黑土小麥施肥計算機專家咨詢系統”研制成功。

這一新型系統問世后，熊范綸及其團隊緊接著去農村一線驗證系統的準確性和實用性。在這期間，他認真走訪各個村落，與農民們深入交流，了解他們的實際需求，為其提供科學的施肥建議。在安徽蒙城的驗證中，土肥站將實際施氮、施磷的數據輸入系統，得出的小麥母產量同實際產量只相差10斤左右，如此高精確度的驗證結果令大家驚嘆不已。這一結果不僅證明了系統的可靠性，還讓農民們看到了科學施肥的巨大潛力。

“砂姜黑土小麥施肥計算機專家咨詢系統”在安徽淮北十多個縣的500多萬畝地上推廣應用，為農民增收上億元。該成果系國內外首創，比美國、日本、歐洲等同類研究早了兩、三年，標志著我國農業從技術上跨越了機械化、自動化、信息化，直接邁向智能化。1988年，這項成果榮獲當時我國人工智能界最高獎勵——國家科技進步二等獎。

腳步不停做自己人生的永動機

取得這一首創成果的熊范綸并沒有滿足。他說：“無論是當時還是現在，農業智能領域還有廣闊的空間等著我們去探索，我的腳步無法停，也不能停。”

在向國家有關部門匯報工作時，一位總工程師提出的問題又引發了他的思考：現有的農業專家系統能否適用于不同的地區和農作物？熊范綸聽到這個問題，第一反應是這幾乎不可能實現。畢竟，我國地域遼闊，不同地區的土壤條件、氣候環境千差萬別，農作物的品種更是繁多，要讓一個專家系統實現普遍適用，難度可想而知。

然而，在返程的火車上，熊范綸的思緒卻始終圍繞這個問題打轉。他漸漸意識到，如果能夠解決這個問題，讓專家系統適用于不同地區和農作物，那么農業專家系統就能真正在全國范圍內大規模推廣，幫助更多的農民科學種植，提高農作物產量，這對我國農業發展的意義將不可估量。

于是，他計劃嘗試做出一個通用的專家系統開發工具，以推廣應用到全國各地的不同作物。

回到單位，他立刻組織團隊開展研究。考慮到在施肥問題上團隊已經積累了一定的經驗，他們決定先針對施肥問題進行開發。他帶領團隊成員對之前積累的技術和知識進行全面梳理，仔細分析了不同土壤類型、生態條件，各種農作物對肥料的需求特點，以及施肥系統在實際應用中反饋的問題和數據。

通過二十多年對農業智能系統技術體系的深入研究，對開發工具的不斷優化和拓展，他們成功將其應用范圍從施肥擴大到植保、栽培等農業的各個領域，采用智能引導的人工獲取、自動半自動知識獲取，以及通過機器學習、數據挖掘、知識發現等技術，形成了一個完整的系統開發平臺系列。

該平臺能夠根據不同地區的特點和農作物的需求，快速生成相應的專家系統，大大縮短了開發周期。此外，平臺操作便捷，農業領域的專家和技術人員只需經過簡單培訓，就能利用該平臺開發適合當地的專家系統，為農業生產提供精準的指導，該技術也被評為國家自然科學基金委二十周年重大成果之一。 熊范綸做到了將復雜的技術“傻瓜化”，推動了農業智能工程和智能農業信息學這一新興研究方向在我國的發展。

2005年，熊范綸獲得世界自動控制界最高獎與最高榮譽IFAC Fellow，他是第一個獲得此獎項的中國科學家。2008年，獲得國家科技進步獎二等獎。2021年，他又獲得中國自動化學會60周年杰出貢獻獎。

如今，熊范綸心里依舊住著一個少年，提及如何保持學習的熱情和動力，他說：“我只是不忘初心罷了。”

沉浸在熱愛中是熊爺爺不斷科研探索的永動機。讀到這里，你可能會好奇：未來，智能農業會是什么樣子？不妨打開AI對話框，輸入指令，看看AI是如何思考的？