《智慧農業》顧問羅錫文院士：對加快發展農業人工智能的思考
《智慧農業》顧問羅錫文院士在“2019中國農業展望大會”上做了關於《對加快發展農業人工智能的思考》的報告，介紹了人工智能的基本定義與內涵、基礎理論、關鍵技術和在農機領域的應用，以下是報告內容。
羅錫文院士在2019中國農業展望大會上做報告
人工智能是新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力量，習近平總書記多次就加快發展新一代人工智能作了重要指示。人工智能在農業上能做什麼或者說農業人工智能該怎麼發展？就這個話題，我想與大家分享一下我的學習體會。
一、人工智能的基本定義與內涵
2016年3月，AlphaGo挑戰世界圍棋冠軍李世石，以4:1的比分取得勝利。2017年5月，又與排名世界第一的世界圍棋冠軍柯潔對戰，以3:0的比分獲勝。2017年12月7日AlphaZero經過8小時訓練後，打敗了AlphaGo。
象棋、圍棋需要很嚴密的思維和很嚴謹的思考，為什麼機器人可以打敗世界冠軍？他給了我們一個啟示，就是計算機經過學習和訓練之後，能模仿人的思維，最終達到或者超越人的思維；能模仿人的智能，最終達到或超越人的智能。
為什麼AlphaGo可以打敗世界圍棋冠軍，AlphaZero可以打敗AlphaGo。因為AlphaZero比AlphaGo擁有更強大的功能。人工智能能使計算機模仿人類的哪些功能呢？首先是對周圍環境的感知，包括視覺、聽覺和觸覺等；第二是理性思考，包括推理、決策和規劃等，這屬於人類的高級智能，或者叫做邏輯思維；第三是動作。此外，情感、靈感和創造性等也在研究之列，只是目前進展還比較小。
什麼是人工智能？人工智能是使計算機和機器人模擬人的學習、思考、規劃、推理和決策能力，使計算機和機器人具有乃至超越人類的智能。人工智能既是一門技術，也是一個產業，都是未來世界科技發展的前沿領域。他的主要研究方法有大腦模擬、符號處理、子符號法、統計學法和集成方法等，研究內容包括自然語言處理、知識表現、智能搜索、推理規劃、機器學習、知識獲取、組合調度問題等等。它的應用領域十分廣泛，不光是計算機領域，還包括工業、農業、設備、國防安全等。
人工智能主要有兩種類型，一個是弱人工智能，指人工系統達到專用或特定技能的智能。一個是強人工智能，指達到或超越人類智能水平，能夠自適應地對外界環境進行判斷，具有自我意識的人工智能。
人工智能第一次被提出是在1956年達特茅斯會議上，確定了人工智能的概念與發展目標，到今天已經63年了，可以分為三個階段：1956年到1976年是人工智能誕生並快速發展階段，但技術瓶頸難以突破；1977年到2006年是模型突破帶動初步產業化階段，但推廣應用存在成本障礙；2007年到今天是信息時代階段，催生了新一代人工智能。
可將人工智能分為：1.0時代，以算法為主；2.0時代，以數據為主；3.0時代，以算力為主。2.0時代基於重大變化的信息新環境，提出了發展的新目標，如我們提到的智能城市、智能經濟和無人駕駛汽車等。從認知智能，到感知智能到計算智能，到最新一代的人工智能，通過結合大數據、互聯網、多媒體、傳感器、人類交互自主裝備等發展，推進人工智能向新一代人工智能的發展。
二、人工智能的基礎理論與關鍵技術
人工智能的基礎理論主要包括大數據智能理論、跨媒體感知計算理論、混合增強智能理論、群體智能理論、自主協同控制與優化決策理論、高級機器學習理論、類腦智能計算理論和量子智能計算理論。其中類腦智能計算理論是最近比較熱門的研究，探索如何讓電腦像人腦一樣。
人工智能的關鍵技術有知識計算引擎與知識服務技術、跨媒體分析推理技術、群體智能技術、混合增強智能技術、自主無人系統技術、虛擬現實技術、智能計算芯片與系統技術和自然語言處理技術等。
三、人工智能在農機領域的應用
人工智能在農機領域的應用能顯著提升農業機械的設計水平、製造水平、作業水平和管理水平。
人工智能能大幅度提高農機設計水平，包括：農機零部件參數化設計方法、基於知識工程的農機快速設計系統、基於PDM數據資源管理系統的並行協同設計和基於虛擬環境農機虛擬裝備。
羅錫文院士講述用人工智能提升農業機械設計水平
人工智能提升農業製造水平主要體現在柔性製造技術（FMT）、計算機集成製造（CIM）技術、虛擬製造與網絡製造技術、農機制造全生命週期信息閉環管理（MRO）技術、面向農機制造資源管理中的ERP技術、農機制造硬件、軟件支持平臺技術、農機大批量定製技術和農機制造執行系統技術等。
人工智能可以在三個方面提升農業機械作業水平：首先是農情信息採集，要施多少肥？要不要灌水？要灌多少水？我們設計了一個帶GNSS的土壤採集器，可以快速的獲得土壤有機質和氮素的情況。還可以進行作物長勢信息採集以及作物病草害信息採集。再者是農業機械導航，關鍵技術有導航定位技術、導航控制技術、轉向輪偏角檢測技術、遙控離合與啟動技術、油門自動調節技術、作業機具自動調節技術、遙控熄火停車控制技術、自動避障技術、系統集成控制技術和監控終端技術。還有農業機械作業，第一個是耕整，包括旱田激光平地機和水田激光平地機。第二個是種植，如精準播種，以玉米為例，可以實現每次播一粒，穴距一致，播深一致。第三個是田間管理，包括噴霧機、施肥機、噴灌機、除草機以及無人機授粉。其中飛機施藥在農業中佔有很重要的地位，目前有兩種模式，一個是以美國為主的有人駕駛飛機，一個是以日本為主的無人機噴藥，中國兩種模式都存在。當今發達國家農業生產中的一個重要趨勢是減少除草劑的使用，因此智能除草機器人發展很快，包括中間除草和行間除草。採用無人機用於輔助授粉的效率和效果均高於人工授粉。第四個是收穫，它的方向趨於大型化、專業化、通用化、智能化和舒適安全。第五個是乾燥，可以像人一樣，自動測量穀物含水量，自動控制乾燥參數。
農機管理是智慧農業的發展方向，通過傳感器、數字化管理信息系統和農機作業定位監控等，動態監測農機位置、參數、航向、作業工況等，提高集群的作業能力。
國內人工智能在農機領域的應用已取得了一定進展，但相比發達國家，人工智能在我國農機領域的應用起步比較晚，發展速度比較慢。目前，我國的人工智能在農機領域的應用主要存在以下問題：一、理論研究深度不夠；二、缺乏關鍵核心技術；三、很多智能農機目前仍處於理論研究時期，距離實際應用還有好多難題需要解決；四、缺乏智能農機領域研究人才，尤其是高端人才。
四、對加快發展農業人工智能的思考
2018年10月31日，在中共中央政治局第九次集體學習會上，習近平指出，人工智能是新一輪科技革命和產業革命的重要驅動力量，加快發展新一代人工智能是事關我國能否抓住新一輪科技革命和產業革命機遇的戰略問題。所以我們要從六個方面加快我國人工智能的發展。首先是明確加快發展農業人工智能是我國建設現代化農業的戰略需要。二要貫徹落實國家有關人工智能發展的文件，如 2016年《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》和2017年《新一代人工智能大戰規劃》等。三是夯實農業人工智能的理論基礎。四是突破農業人工智能的關鍵技術。五是加強農業人工智能的應用研究。六是加速農業人工智能的人才培養。
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顧問簡介
羅錫文，男，生於1945年，湖南株洲人。1970年畢業於華中科技大學。曾任華南農業大學副校長。現任華南農業大學教授，博士研究生導師，中國工程院院士，南方農業機械與裝備關鍵技術教育部重點實驗室主任。兼任中國農業機械學會名譽理事長、中國農業工程學會名譽理事長、全國農業航空產業技術創新戰略聯盟理事長、農業部農機化科技創新專家組組長、國際英文刊IJABE編委會副主任、《智慧農業》期刊顧問等職務。主要研究領域為水稻精量直播技術與機具，農田精準平整技術與機具，農業機械導航關鍵技術與裝備，農業航空關鍵技術和農情信息獲取關鍵技術等。主編專著教材等6部，發表學術論文350餘篇。獲國家技術發明二等獎1項，、省部級科技獎勵15項；獲國際農業工程學會CLASS工業獎、中華農業科教獎、中國農業機械學會農業機械發展貢獻獎、國家級教學名師、廣東省教學名師、全國教育系統勞動模範、全國優秀農業科技工作者等多項榮譽稱號。
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