你能想象未来农业的样子吗？

田间奔跑的是没有驾驶舱的拖拉机；模拟器里，几天就能培育出一个新品种；仪器在田里过一遍，土壤成分就能一目了然……

这是雄安未来之城场景汇无人农场技术应用大赛上，中国科学院智能农业技术团队带来的多个农业新技术、新装备。

值得一提的是，当下正火的人工智能都应用其中。

未来，农业会怎么发展？技术能带来什么改变？

未来农业 智慧无处不在

雄安新区雄县十里铺村，中国科学院智能农业技术团队在这里运营着500亩的“伏羲农场”。

2023年6月，这一团队在雄安新区开始筹备建立中国科学院雄安创新研究院，聚集最先进的农业科技，瞄准智慧农场目标，打造能推广全国的“伏羲农场”零号地样板。

智慧农场，智慧在哪儿？

此时，距离农场20多公里的中国科学院雄安创新研究院“伏羲农场”数据指挥中心，技术团队工程师李清琳正在分析农场的土壤数据。

智慧，藏在土壤信息里。

能精确收集到土壤信息，靠的是一件“神器”——土壤养分伽马能谱分析仪。在雄安未来之城场景汇无人农场技术应用大赛上，它获得了智能农机装备及关键部件赛道的第一名。

土壤养分伽马能谱分析仪是一个长约1米的深灰色圆柱体。把它悬挂在拖拉机上，在地里扫一遍，就能采集到30厘米深度的土壤信息。这个过程，如同给大地拍X光片。

土壤中某些物质含有放射性元素，伽马能谱分析仪能接收和记录下放射信息，把它解析成能谱信息。再借助大数据、数学模型与智能学习算法，把能谱信息转换成常见的氮磷钾等养分含量信息。

过去，土壤数据分析是个难点。要么靠卫星遥感，要么靠采样化验。卫星遥感测出的数据准确度低。采样化验准确度虽高，但一来成本不低，二来采样点位有限，很难代表每一寸土地的情况。

伽马能谱分析仪的检测精度目前已经可以达到平方米级，数据准确性也高。这就为建立土壤数据库提供了关键数据支撑。

智慧，体现在农机装备上。

几台拖拉机最大的特点是无人驾驶——压根就没有配备驾驶舱。上个月，就是这几台拖拉机在“伏羲农场”种下玉米。

拖拉机上装有传感器、激光雷达、毫米波雷达，能够实时产生近百条状态信息，为自动驾驶提供支持。这些装备帮助拖拉机在北斗卫星导航的支持下，按照设定路线实现无人精准作业。

有的农机实现无人作业，作业区域仅限于农田，从仓库到地头的这段距离，还得需要人驾驶。未来，拖拉机可以全程无人。

智慧，还体现在数字孪生应用上。

在农业上应用数字孪生，就是用数字化手段模拟真实世界。为“伏羲农场”建立模型，可以在虚拟环境中推演作物长势、病虫害进展、气候带来的影响等。利用模拟推演结果，为真实世界的农业生产提供决策参考。

雄安新区的“伏羲农场”去年开始运转，现在还处在建设阶段。雄安无人农场技术应用大赛中展示的农业装备和科技将逐渐应用到农场中，将其打造为真正引领潮流的智慧农场、未来农场。

育种也能依靠人工智能？

传统的人工育种高度依赖育种专家的经验。比如，育种专家看到麦田里那些长得又高又壮的小麦植株，判断可能是优质品种，然后通过杂交等手段培育性状更优的品种。

种子基因和表型的关系是复杂的，又高又壮的植株未必能培育出好种子。这时，就要“广撒网”，进行大样本实验。靠大量实验的育种方法，有概率成分，成功率低。此外，育种周期较长，培育一粒良种可能需要几年甚至更长时间。

人工智能是怎么解决育种中的不确定性和周期长问题呢？

育种模拟器系统导入了大量种子基因和表型数据，通过算法，找到基因和表型的内在关系。一种基因表现出的植株高矮、粗细、抗倒伏能力、果实大小等，基本可以预知。这就剔除了偶然的成分，育种变得更有针对性、更高效。

使用人工智能育种模拟器能大大加快育种速度。传统育种要遵循植物生长规律，一个培育周期，可能是半年或者一年。人工智能可以搭建模型，模拟仿真植物生长过程。在这个虚拟世界里，环境参数可以调整、加速，只要算力足够，最快几天时间，就能培育出一粒良种。有了虚拟世界的实验数据，现实中只要“照方抓药”，很快就会培育出真正的种子。

土壤养分伽马能谱分析仪，其核心技术也是人工智能。

伽马能谱分析仪收集土壤中的放射信息，转化成能谱信息。能谱信息是坐标系上一条条物理曲线，它并不是我们想要的氮磷钾等土壤养分信息。

想得到土壤养分信息，就要对能谱信息进行“翻译”。翻译过程是获取土壤数据的最后一步，也是最关键一步。但是能谱信息与土壤养分信息的关系，存在于“黑箱”中，目前科学还很难解释。

解决这个问题，需要向数据和模型借力。

把实地测得的土壤数据和能谱信息进行对照，试着找两者之间数学上的对应关系。这种对应关系，就是一种模型。随着投喂给模型的数据不断增加，模型的框架也逐渐清晰。最终，把能谱信息输入已经训练好的模型，就能依据算法转化成土壤养分信息。

农机田间作业，同样也离不开人工智能的参与。

设定无人农机在田间的行走路线，需要事先采集农田的基本信息。比如土地的面积，以及土地边界、沟渠、电线杆、树等精准位置。

动辄几百亩、上千亩的农场，靠人去采集这些信息工作量巨大。这时，智能图片识别就派上了用场。

人工智能不但能为农业生产赋能，其自身还具备成长性。

未来，人工智能的育种方法效率会更高，土壤养分信息测量会更精准，人工智能将在农业中发挥更重要的作用。

精准农业 提升农业精细管理能力

掌握每一寸土地的土壤信息，拥有了土壤数据库，能做什么？

获取了土壤信息，就能变量施肥，缺什么补什么。这样一来，不但能节约肥料，还能让土壤养分变得均衡。

精准农业，不仅体现在施肥上，还体现在管理上。

在中国科学院雄安创新研究院拍摄的播种玉米视频中，能看到无人驾驶的农机就像长了眼睛一样笔直前进。

这又是怎么做到的？

依靠的是农机中植入的北斗导航系统。

精准，是中国科学院智能农业技术团队不断提及的农业理念。先进的农业装备和农业科技的使用，都在围绕“精准”展开，这与农业生产的现状有关。

数据表明，近年来化肥使用量不断增加，粮食增产效果却不明显。换句话说，土地本身的潜力几乎开发到了极限，所以再想实现粮食增产，需要转向田间管理。

精细化管理离不开数字化的手段。

在雄安新区“伏羲农场”数据指挥中心，大屏幕上能看到全国多个“伏羲农场”的数据信息，包括土地利用情况、土壤墒情、气象数据、智能农机统计、病虫害监测等。

未来，全国‘伏羲农场’的数据都会汇聚到雄安。我们通过数据分析，精准掌握农田状况，做到精量播种，变量施肥、打药、灌溉，这将提升农业的增产潜力。不仅如此，几千亩、上万亩土地的精耕细作，今后或许只需几个人就能管理。

越发智能的“伏羲农场”正在走向产业化和市场化。

当工程师下场种地

中国科学院智能农业技术团队的成员全部来自中国科学院计算技术研究所，是一群不折不扣的工程师。

智能农业技术团队来到雄安新区，支持中国科学院雄安创新研究院建设。工程师们带来的，还有团队多年积累的科研成果和经验。

来雄安当年，智能农业技术团队建了一块试验田——伏羲农场。

“伏羲农场”这个名字颇有来历。中国科学院智能农业技术团队工程师张晓博这样解释：伏羲是中华人文始祖，他用一系列发明创造带领华夏先民告别洪荒迈向文明。工程师们从事农业技术研发，想到了伏羲这个人文符号，所以给他们的试验田取名“伏羲农场”。

在这些工程师的主导下，未来农业展现出十足的科技感，“坐在屋里就能把地种了”已经不再遥远。

通过远程控制系统，农户坐在电脑前，就可以操控农机在田间播种、收获；经过改造后的水利系统，使用电子设备开关阀门、控制流量进行浇地，再也不需要深一脚浅一脚走向田间。

科学、高效的管理方法，为农业生产节约成本、增加效益。

靠着遍布农场的传感器和电子信息系统，作物信息、土壤信息、病虫害信息、气象信息等尽收眼底，为科学决策提供依据，间接也转化成了收益。

这或许能解决今后谁来种地的问题。

记者在走访多个农业大县时发现，农业生产正从一家一户的小农生产，逐步向规模化、集约化发展，大型机械设备在田间身影频现，耕种效率大大提高。有的地方，规模较大的农业服务组织依靠土地流转、托管等，在较大地块上使用更多的科学技术和先进农业机械。

“伏羲农场”，这个代表未来农业方向的农场样板，在回答谁来种地这个问题时，答案是工程师。

小田变大田的土地集约化经营是未来趋势。农业走向现代化，一定伴随着农业科技的现代化。农业科技，一定离不开数字化、智能化手段。而这些，都需要工程师的参与。

中国科学院智能农业技术团队做“伏羲农场”项目之初，不少工程师带着一种情怀，他们想改变农民“面朝黄土背朝天”的劳作环境，把农民从繁重的体力劳动中解放出来。

在研发过程中，他们自己也没想到，会慢慢从工程师变成了“新型职业农民”。

伏羲农场已在全国多个城市投入运行

农业农村部市场与信息化司信息化推进处处长 王耀宗：我们现在集成了遥感卫星、无人机监测和地面监测的网络，把农业气象、土壤墒情，包括病虫害等各种环境的因素综合实现实时监测，能够大幅度提高农业防灾减灾的实时监测和预测预报能力。

农业农村部相关负责人告诉记者，此次印发的文件中首次提出要加强智慧农业公共服务能力建设。通过打造国家农业农村大数据平台、共建农业农村用地“一张图”、开发一批智慧农业基础模型和数字化工具，为各类智慧农业应用提供技术底座，帮助农民和农业生产经营主体低成本实现数字化转型。

农业农村部市场与信息化司信息化推进处处长 王耀宗：数据对于智慧农业而言就相当于是血液，模型算法大概就相当于是大脑。建设大数据平台，把更全量的数据汇聚到一起，向社会去提供数据支撑和服务，为社会主体更好地应用和推广智慧农业提供底层的数据支撑和能力支撑。

负责人表示，力争到2030年，高端传感器、关键零部件、成套智能装备等关键技术装备取得重大突破，我国农业生产信息化率将达到35%左右。到2035年，关键核心技术全面突破，技术装备达到国际先进水平，农业全方位、全链条实现数字化改造，我国农业生产信息化率将达到40%以上。

试点推广 伏羲农场带动智慧农业发展

此次出台的《全国智慧农业行动计划（2024—2028年）》提出要探索推广“伏羲农场”等未来应用场景，加快推动智慧农业全面发展。什么是伏羲农场，为什么要推广伏羲农场？

专家表示，作为发展智慧农业的试点项目，伏羲农场将大数据、人工智能等信息技术转化为农业生产力，在提高生产效率的同时，更好地保障粮食安全。

中国科学院智能农业机械装备工程实验室副主任 张玉成：思路和理念就是要体现人工智能技术对我们农场的变革。人工智能技术介入了以后，我们可以用一个人去控制10台、20台农机。同时在这个基础上，我们要靠信息技术把节约成本的问题、增产的问题、绿色的问题，这些问题在伏羲农场里边都有可量化的指标来得到体现。

专家告诉记者，在伏羲农场，数据收集工作提高了农业生产的稳定性。农作物的生长周期涉及耕地、播种、收获等多个环节。在天气、土壤墒情等多种因素的影响下，农业生产存在不确定性，这些环节的决策大多依靠人的经验。伏羲农场通过收集到的海量数据对农田进行精准管理，让农民摆脱“靠天吃饭”的局面。

中国科学院智能农业机械装备工程实验室副主任 张玉成：咱们农田里边发生的一切，包括气候的一些变化，作物生长的一些变化，到了某一个点上应该去做什么工作，在伏羲农场的智能系统里面，就要做一个预判。因为所有的农田我们都要进行标准化的、网格化的数据采集，不只是把人从农田里边解放出来，用计算机的思维去处理这些不同区域的问题。

大数据+人工智能 小农场有大本领

眼下，伏羲农场已在全国多个城市投入运行，这一科技感十足的智慧农场究竟是什么样的？

走进位于河北雄安的中国科学院伏羲农场数据指挥中心，记者看到一面巨大的电子显示屏上实时显示着农场的气象数据、病虫害检测等各类信息。

工作人员告诉记者，在大数据、人工智能等技术的帮助下，他们远在20公里外的指挥中心就能查看农田的实时画面，掌握农作物的生长情况。眼下冬小麦的播种工作刚刚完成，他们这些“技术宅”种地不用锄头，而是通过远程操控无人农机，实现密度均匀的播种。

中国科学院计算技术研究所工程师 毕志强：我们的智能农机配备许多个智能的控制系统，在北斗卫星导航的支持下，我们提前给它设定好路线，只需要通过手机App和智慧终端一键启动之后，就可以按照我们的路径进行精准作业了。

智能设备不仅服务于耕种环节，也提高了育种效率。传统育种要遵循植物生长规律，一个培育周期要四到五年左右。在人工智能搭建的虚拟模型里，工作人员通过调整环境参数模拟植物生长过程，从而加速种子筛选，提高育种效率。

中国科学院计算技术研究所高级工程师 赵洪龙：通过搜集网上公开的一些数据集和自己去采集一些数据，来获取大量的植物基因组数据。有这样的数据之后，我们去开发算法，建立模型，去模拟这个种子长大之后是什么样子，从而加速我们筛选的过程。

随着物联网、人工智能等技术与农业深度融合，截至目前，伏羲农场已经落地内蒙古、安徽、河北等多个省份。在湖北十堰，伏羲农场正在加快建设，600亩土地的数据采集和分析工作也在同步推进。预计今年年底前，农场将建成并投入运行。

中国科学院智能农业机械装备工程实验室副主任 张玉成：这边主要是验证丘陵地貌下，小马力的农机在小地块碎片化的情况下，我们如何去解决智慧化的农业生产问题。总体上说我们是按照区域来进行布局和设计的，结合地形地貌和种植作物的品种在不同的区域验证，整个技术推广的模式也就形成了。

半岛新闻综合整理，素材来源：央视新闻、中国雄安等