1、人工智能发展背景
人工智能作为当前的研究热点，已深度融入人们生活的方方面面，从音乐 APP 的个性化推送、语音输入法的智能适配，到导航系统的路径规划，其应用场景日益广泛。近年来，人工智能的发展更是取得了突破性进展，例如诺贝尔化学奖得主借助人工智能技术，将蛋白质预测模型的研发周期从数年缩短至十几分钟，实现了化学领域的革命性突破。
在农业领域，人工智能的应用同样受到全球高度关注。美国投入 3.6 亿美金资助 5 个研发中心，其中农业领域的每个中心获得 2000 万美金支持；美国、英国、欧盟及相关国际组织均制定了近中期政策，大力推动人工智能在农业传感器、模型算法、智能装备等方面的应用。我国自 2017 年起便开始布局人工智能在各行业的发展规划，2018 年成立新一代人工智能发展专项，在农业、交通、医疗等多个领域开展研发工作，部分单位已牵头推进人工智能在种植、养殖、水产等农业细分领域的应用研究。
然而，人工智能在农业应用中仍存在诸多挑战。当前主流的大语言模型基于互联网信息检索提供答案，若网络信息存在错误，其结论的准确性将无法保障，因此农业领域需实现大模型与小模型的结合。同时，人工智能应用还面临安全风险、泄密隐患等伦理监管问题，这些问题在农业领域同样不容忽视。
2、AI 在设施农业中的应用
设施农业作为保障我国粮食和 “菜篮子” 供应的重要支撑，目前正面临劳动力短缺、环境污染、区域类型多样导致管控难度大等问题。我国自上世纪 90 年代起引进消化吸收连栋温室技术，但国产化进程尚未完全成功，主要受制于技术、科学和工程场景三大难题：国外传感器虽价格高昂但质量可靠，国内产品则存在质量短板；农业作为生命体，缺乏有效的模型支撑，智能化设备难以充分发挥作用；大型连栋温室对国产化技术装备的应用存在顾虑，导致技术缺乏实际场景验证，难以从实验室走向田间。
2.1 高质量数据集构建
数据是人工智能应用的核心，而农业领域面临高质量数据缺失的困境。农业生产周期长、环境复杂，获取不同方位、角度和生育期的高质量数据难度较大。为此，需从两方面构建高质量数据集：一是研发低成本、高精度的传感器，针对土壤、环境、作物等关键要素，解决国内传感器在温湿度、二氧化碳、辐射等监测方面的误差问题，未来还需将 AI 集成到传感器中，实现监测数据的智能解读和异常自动校准；二是加强数据治理，通过人工智能技术完成异常值检测、时空插值、多元数据融合及图像自动标注等工作，高效处理海量农业数据。
2.2 农业模型研发与应用
人工智能在农业领域的大规模研究已近 10 年，早期由计算机和数学领域研究者主导的模型，虽在学术研究中表现优异，但存在可迁移性和泛化性差的问题。目前已形成农学专家主导、人工智能专家辅助的研发模式，通过在大模型中嵌入农业生理小模型进行调参，保障数据质量和调控准确性。
在实际应用中，AI 模型已在多个场景发挥作用：通过摄像头监测判断大棚风险及作物种植情况，为农业补贴发放和产量预估提供依据；融合室内外环境与结构数据，预测未来分钟级环境参数，可使植物工厂能耗降低 10% 以上；针对灌溉难题，利用人工智能计算土壤相对含水量和作物根系深度，结合图像与离子群算法将作物 Kc 值误差控制在 7% 左右，开发手机 APP 实现灌溉和施肥建议的智能化推送。2.3 开放式平台建设
为整合模型与设备资源，需搭建开放式智能平台。该平台具备三大特点：一是开放性，打破企业间的技术壁垒，兼容不同厂家的设备；二是动态嵌入性，制定统一接口标准，支持新模型的快速接入，无需重新开发软件；三是敏捷开发能力，可针对日光温室、塑料大棚等不同场景快速定制功能。目前该平台已上线 6 年，服务全国 100 多个园区，每日处理数亿条数据，接入百余家企业设备，并为农业农村部的墒情、肥料大数据、种业等平台提供支持。此外，基于该平台的垄向一体化作业技术已在京津冀地区推广，被列入北京市十大应用场景，并获农业农村部认可。
3、未来发展趋势
智慧农业已成为不可逆转的发展趋势，尽管目前仍存在诸多问题，但需以客观态度积极应对。首先，要坚持国产化研发，关键核心技术的自主可控是农业稳定发展的保障，此前中美贸易摩擦和疫情期间，芯片价格暴涨的经历充分凸显了国产化的重要性。其次，需强化产业融合，农业作为系统工程，单靠单一技术无法解决全部问题。应借鉴荷兰连栋温室的成功经验，在政府引领下，整合政府、科研机构、高校、企业和农业生产者的力量，形成完整的产业链条，避免技术应用的趋利性，聚焦农业发展的关键需求。
未来，智慧农业的发展还需注重标准化和规范化建设，加强软硬件产品的质量检测。通过持续的技术研发、成果转化和系统整合，推动人工智能与设施农业的深度融合，实现农业生产的高效、绿色、可持续发展。
来源：本文整理自2025 世界农业科技创新大会平行会议——设施农业发展暨“四位一体”模式创新论坛农芯科技总经理郑文刚分享内容，仅供学习使用，版权归原作者所有，如涉及侵权，请联系我们删除。