0、 引言
黨的十八大和新世紀以來指導“三農”的第 10 個中央一號文件都明確地提出了要落實新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化“四化同步”的發展戰略。2013 年 3 月份,中共中央政治局常委、國務院總理李克強先后到江蘇、上?？疾鞎r也強調: 以擴大開放釋放改革紅利,以農業現代化支撐新型城鎮化,而城鎮化建設被看作是我國經濟未來的增長點以及穩定和提升 GDP 的動力。顯然,發展農業現代化將處于“四化”協調發展中的不可忽視的位置。
2007 年的中央一號文件也曾對新時期農業現代化的內涵進行過全面闡釋,即“用現代物質條件裝備農業,用現代科學技術改造農業,用現代產業體系提升農業,用現代經營形式推進農業,用現代發展理念引領農業,用培養新型農民發展農業?！蹦壳?我國農業現代化的發展方向是: 著力構建集約化、專業化、組織化、社會化相結合的新型農業經營體系,在新型工業化、信息化、城鎮化的拉動影響下,加快中國特色農業現代化步伐的建設步伐; 同時,在高效、低耗、高品質、高土地產出,實現經濟規模效益、社會效益和生態效益的統一上也大做文章?？梢钥闯?在這樣的宏觀闡述指引下,如何落實到具體的、實實在在的、落地的技術層面上,則是接下來科研工作者們要重點關注的問題。
基于此,為了理清發展農業現代化的內涵,有必要將這個農業現代化大系統劃分出幾個層面。筆者認為,發展農業現代化要有大概念、大空間、大思維?；谝陨详U述,按照遞階大系統架構,可以初步地勾畫出農業系統及其現代化的 3 層體系,如圖 1 所示。圖 1 中,底層為農業生產系統,包括各種大田、溫室、養殖、種植及農產品加工等; 中層為農業支持系統,包括規模經營、融資、服務、物流及倉儲、勞動力分配及培訓等; 高層為農業決策系統,包括農業整體系統的決策與布局、政策支持、國民經濟與農業資源宏觀管理等。這 3 個層面的內容和發展是彼此關聯的。
在這個農業現代化大系統中,底層的農業生產和加工是農業體系的最終產出渠道,因而是農業系統的基礎和根本。筆者認為: 發展農業現代化更應該注重這個層面的現代化發展和科技提升。這個層面的技術進步可以直接影響到整體農業系統的現代化進程。
基于此,本文不談農業的適度規模經營及金融和政策問題,也不談農民進城和土地流轉問題,也不談提高農民科技教育和培訓等中層和高層問題,而是著重談在底層的農業生產與加工過程中技術的提升對發展農業現代化的支撐。
1、 農業現代化的內涵及架構
農業現代化是指把傳統農業轉變為現代農業,建立起廣泛采用現代生產工具、現代科學技術和現代經濟管理方法的農業生產體系。其中包括:
1\\) 農業生產手段現代化。運用先進設備代替人的手工勞動,特別是在產前、產中和產后各個環節中大面積采用機械化、自動化作業,大大降低農業勞動者的體力強度,提高勞動生產率。
2\\) 農業生產技術科學化。把先進的科學技術廣泛應用于農業,提高農業生產的科技水平和農產品的科技含量,提升農產品品質和農產品國際競爭力,降低生產成本,保證食品安全。
3\\) 農業經營方式產業化。轉變農業增長方式,主要是大力發展農業產業化經營,使農產品生產、加工、流通諸環節有機結合,形成種養加、產供銷、貿工農一體化的經營格局,提高農業的經營效益,增強農業抵御自然風險和市場風險的能力。
4\\) 農業服務社會化。形成多種形式的農業社會化服務組織,在整個農業生產經營過程的各個環節中都有社會化服務組織提供專門服務。
5\\) 農業產業布局區域化。各地面向國際國內兩個市場,根據自身的資源、地理和環境條件,發展各具特色的并有一定規模的農業支柱產業和拳頭產品,形成優勢農產品產業帶,提高農產品的市場競爭力和市場占有率。
6\\) 農業基礎設施現代化。既有利于增強農業抗御各種自然災害的能力,又有利于農業資源的高效利用,農業發展后勁大為增強。
7\\) 農業生態環境現代化。推進農業現代化建設必須用現代化的手段保護生態環境,不但不能在農業生產過程中破壞生態環境,而且要大力發展生態農業和環境友好型農業,使農業生態環境變得更優更美。
8\\) 農業勞動者現代化。要提高農業勞動者的綜合素質,主要是提高農業勞動者的思想道德素質和科技文化素質,使農業勞動者熟悉農業生產的相關政策和法律知識,掌握 2 ~3 項農業實用新技術,提高勞動技能,以適應發展現代農業的需要。
9\\) 農民生活現代化。增加農民收入,讓農民物質生活和精神生活過得更加美好,這是農業現代化的一個重要目標。
上述9 種論述農業現代化的內容均能夠在圖1 的3 層結構中找到對應層面,如 1,2,6,7 點可以對應于底層的農業生產和加工層面。綜上所述,發展農業現代化有許多關鍵點,如人力資源、科學技術、資金投入、智力因素等; 但綜合分析后,還是要回到根本的問題上,即要在底層大做文章—利用高科技改善農業基礎設施,提高農業過程的科技含量,在生產和加工手段以及設施上徹底提升技術水平,讓科技顯示出巨大能動力。
2、 農業科技含量的實質
從傳統農業到現代化農業的轉變過程中,毫無疑問,在全球信息化浪潮中,農業信息化起了助推器的作用。中國科學院中國現代化研究中心 2012 年發布的《中國現代化報告 2012———中國農業現代化研究》這樣描繪農業現代化的第四次浪潮: “受高技術、信息革命和生態革命的影響,世界農業前沿深刻變化。信息革命引發農業的信息化浪潮。生態革命引發生態農業、持續農業、有機農業和綠色農業等的興起。高技術包括生物技術等的發展,豐富了農業的技術選擇,擴展了農業的發展前景……。梳理一下近一個世紀以來農業科技的發展,可以看出有兩個并行發展的分支: 一個是農業信息化的發展,它經歷了電腦農業、數字農業、精準農業,目前有專家認為其朝著智慧農業\\( Wisdom Agriculture\\)方向發展; 另一個是農業智能自動化的發展,其經歷了農業機械化與電氣化、農業簡單自動化、到農業工廠化,目前向著智能農業\\( In-telligent Agriculture\\)方向發展。稍有知識的人士都知道,以上這兩個發展的階段不同,立足點和發展目標也不同,但殊途同歸,如圖 2 所示。特別是進入21 世紀后,許多的技術相互交融與融合,故二者的發展也是相輔相成的,它們對農業科技的進步與農業現代化發展都必將起到至關重要的作用。因此可以說,農業科技含量的絕大部分存在于這兩個方面。
按照以上農業 3 層大系統構架劃分,就我國目前農業信息化的發展看,其更多地表現在對農業信息的“軟處理”上,如中層的農業經營、管理與社會服務,大量的應用基于數據庫的信息管理和處理系統、云服務等?；诖?農業信息化可以看成為是農業大系統中的“軟件與信息支持系統”,而智能農業的最新內涵則包含兩個層面: 一是更多地涉及到農業生產加工系統中的各種“硬件及控制”層面,如各種自動化的調控設備、農用智能裝置、農業機械化自動化設備、農用傳感器與檢測裝置、信號處理儀器及相關網絡等,這些關系到農業系統產出的環節,因此可以看成為農業系統的“硬件與驅動系統”; 二是智能農業還涉及到農業復雜大系統的宏觀智能調控與管理。這里的智能農業跳出了具體的生產環節的智能自動化調控概念,而更多的是基于云計算和大數據處理構建出的復雜大系統調控架構,并與農業信息化融合,構建宏觀大系統的調控“大腦”,在更高層面上處理農業。大系統的智能、有效的運行問題包含復雜大系統的建模、智能調控算法、調控手段與網絡、通訊手段等,是關乎“大系統控制”的問題,而不是單單農業信息所能駕馭的問題。此時,如果將農業體系看成一個相對可控的“閉環”大系統,那么農業信息化是這個閉環控制大系統的信息流,而智能農業則是對農業大系統 3 層內容進行全面智能調控,并對產出做最終驅動的系統硬件及智能運算手段。此時,對農業系統的調控可以用圖3 來描述。
筆者認為,農業信息化進步還不能完全做到讓農業系統的最終產出就是高效、低耗、生態和安全的。農業信息化的實現離不開具體的調控設備和操作系統,而具體的調控設備和系統也離不開信息化的支持。但無論如何,如果農業信息化只做到提供信息、對信息加工處理及顯示的地步,而具體到大田、溫室、養殖、加工等生產過程的操作層面上還需要人通過手動實施的話,那么農業信息化的成果只能是做到50% 。
因此,智能農業中的控制及技術必將發揮主導的作用: 結合智能裝備和檢測手段,通過控制核心設計加上智能的推理,可以做到盡可能地減少人的參與,實現自動化處理各個農業生產過程并提高產出質量,猶如工業自動化生產線一樣,農業產品的最終的高質量、無害、低成本的產出才可能有保障!基于以上分析,農業科技含量應該更多的具體到農業信息化和智能農業兩個方面上。特別要重視“信息化”和“智能化”的結合,并在底層農業生產與加工系統中進行智能自動化技術的推廣和應用。
3、 發展我國農業現代化的技術構想
逐步實現農業現代化是中國社會主義現代化建設的重要組成部分。我國具有人口眾多、相對資源少、經濟基礎薄弱、科學文化落后、地區差異很大等特點,搞農業現代化需要吸取外國經驗,并從我國的國情、國力出發,走出一條具有中國特色的社會主義的農業現代化道路?；疽笫? 以建設具有世界先進水平的發達農業、富裕農村、良好環境為長遠戰略目標,根據整個國民經濟的發展狀況,有計劃、分階段地加以實現。從本文所談論的科技角度出發,筆者認為發展具有我國特色的農業現代化應該從以下兩大技術入手,并缺一不可。
3. 1 農業信息化相關技術
應該著重發展廣義農業信息獲取、表達、加工和計算機識別技術,農業電子商務技術,農業數據通訊和物聯網技術,農業病蟲害專家診斷系統,農業大數據處理和云平臺數據共享建設等。這方面姑且簡稱為“網上”的“軟”技術。
3. 2 農業智能化相關技術
應該著重發展農用智能裝備與技術、農作物信息監測與傳感器技術、農業生產系統自動控制與智能化管理技術、農產品加工自動化智能化控制技術、農業大系統的智能管理與決策技術等。這部分姑且簡稱為“網下”的“硬”技術?；仡櫸覈r業科技的發展模式,似乎農業信息化的建設突前了一些,重點表現在我國“九五”“十五”和“十一五”部分期間發展起來的電腦農業、網上農業、數字農業等信息化普及上,其取得的最明顯的成果是農民可以上網了。這期間農業信息化的發展更多地是涉及到農業電子商務、病蟲害的專家診斷等方面。研究發現,這期間雖然有了一些對精準農業的研究,但更多的是分散的、含具體對象的檢測和調控,還沒有對農業大型智能裝備、大型調控系統,特別是整體系統的智能管理和控制進行深入的研究,從而直接導致了底層的農業生產及加工層面上智能的自動化系統、實用硬件開發以及農業大系統的管控研發成為了我國農業現代化發展的短板。特別是大田農業中,絕大部分還是由農民根據經驗和網上的建議去實際操作灌溉、施肥、播撒農藥等,絕大部分的勞動力和勞動強度并未降低,也因此產生了大量的農產品和土地的不安全隱患。
按照智能農業的大系統設想,如果構建了這樣一個系統的“大腦”,采用大量的智能農業裝備,并形成了“閉環”的調控體系,那么就可以將人的參與程度降到最低,也因此把由于人為因素造成的農業生產過程的質量隱患降到最低,同時還可以做到資源優化和節能降耗。要實現這個理想,還要將智能農業與智慧農業融合在一起。這樣的架構可能是: 完全將云平臺、物聯網、農業信息處理、各種傳感器、智能裝備、人機界面等集成在這個大系統中,按照閉環控制系統構造遞階型的“前向通道”和“反饋通道”,在大系統“智能控制器”—大腦的調配下有機的、智能的運行,并與農業系統的 ERP 系統聯通。
因此,建議在我國“十二五”期間和接下來的“十三五”期間,要大力發展智能農業及其相關技術,應該較好地借助于先期發展的農業信息化成果,將農業信息化和農業智能化良好地融合,開發出實用性農用智能“硬件”,構建農業大系統的各層“閉環”的智能調控系統,大力研發和推廣實用型農用智能裝備和傳感器。同時,構建農業大系統的“智能大腦”,并借助物聯網載體和云平臺,實現大系統的有機智能調控以及管理。
4、 結論
發展農業現代化是長期而復雜的任務。對其研究更多的是涉及到宏觀的方法論問題。本文從技術角度出發,將農業現代化系統劃分為 3 個層面,給出每一層面對應的現代化發展含義。同時,簡單梳理了我國農業科技進步的脈絡,在農業信息化和農業智能自動化兩方面給出了各自現代化發展方向和各自對應農業現代化系統的層面,也對發展我國農業現代化的技術構想進行了簡述。同時強調:
1\\) 農業信息化不等于農業智能化。
2\\) 農業科技的進步應該是以降低勞動強度、解放生產力、高效產出為目的,因此要更多地關注智能農業及其相關技術。
3\\) 借助于前期的農業信息化建設,在農業現代化進程中更應關注底層農業生產和加工系統,研發實用性智能裝備和控制系統,加快發展農業智能自動化。
4\\) 在大力發展智能農業的相關“硬件”同時,以大系統控制理論為基礎,在高層構建農業大系統的“智能大腦”,融合農業信息化的相關信息技術,實現農業大系統或行業系統的智能化決策和管控,真正實現農業的智能化,為加快農業現代化發展步伐提供強有力的技術支持。
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