编者按:

人工智能是引领当前新一轮科技革命和产业变革的标志性领域、核心驱动力量,是发展新质生产力的强大引擎、赢得发展主动权的战略赛道。

8月30日,河南数字化转型推进会议在郑州召开,就扎实推进以人工智能为引领的数字化转型进行安排部署。中原策和顶端产业经济研究院以AI“豫”新机为主题,邀请专家学者和人工智能企业家接续撰文,为河南数字化转型和人工智能发展建言献策。

特约专家 闫润强

今年以来,按照河南省委部署和省委书记楼阳生要求,河南省政协把人工智能创新发展研究作为2024年“一号协商议题”,组织政协委员、专家学者围绕河南省人工智能布局站位、引领创新、赋能产业等核心发展内需,对国际国内形势、本地产业面貌和如何推进河南省人工智能产业提质发展等相关问题进行了深入细致、客观全面的调查研究。

我有幸作为省政协专家组成员全程参与,在实地调研、专题汇报和与专家同仁交流中体会到人工智能是服务千行百业发展的赋能型产业,如何有效解决行业共性问题和关键痛点难题才是人工智能产业的终极目标和落脚点。

习近平总书记指出，要大力推进农业机械化、智能化,给农业现代化插上科技的翅膀。

河南是农业大省,产粮量全国第二,其中小麦单产总产稳居全国第一,玉米产量全国前六;河南也是商品粮调出大省和粮食加工转化大省,是全国重要的粮食交易流通中心;生猪存栏量全国第一,出栏量全国第三。“猪粮安天下,河南贡献大。”在保障国家粮食安全和生猪供应战略中,河南省产业地位举足轻重、不可替代,扛稳粮食安全是河南的责任担当。

2023年以来,通用人工智能大模型技术持续演进,农业领域大模型产品即将推出。围绕河南区域特色农业场景需求,如何更加科学地开展生物育种、大田种植、规模养殖等工作,实现农业科学研究和规模生产精准提质,需要建立一组农业科研生产大模型,解决降本增效和稳产增产的难题;如何保障农业从业者运用好数字化和智能化工具,如何统筹管理全省农业各产业板块的建设成效和生产质效,需要建立一组农业经营管理大模型,满足人才供给和行政管理的需求。

利用通用人工智能大模型技术,结合河南省农业数据资源进行模型训练和参数调优,打造安全可控、场景驱动的省域农业领域垂直大模型,实现精准全面、统筹多场景的智能感知、智能分析、智能预警、智能决策和智能控制能力,打造农业领域新质生产力发展重要引擎和科技创新典型应用示范,将深刻驱动河南省农业全过程、全链条、全产业、全区域的巨大变革,加速推动河南省现代农业步入智慧农业发展新阶段。

一、建设农业科研生产大模型

(一)智慧育种大模型

相较于人类,人工智能大模型在记忆力、高维复杂、全视野、推理深度、猜想等方面具有较大优势,谷歌发布的AlphaFold3,以前所未有的精确度成功预测了所有生命分子的结构和相互作用,远超科学家们数十年的努力,颠覆了生物学,开启了药物发现新时代。当前,AI4R(AI for Research)已成为科学发现与技术发明的主要范式,能有效提升研究效率,促进科研实现重大突破。

面向生物育种领域的大模型技术,可赋能育种数据管理分析、人工智能算法预测亲本、优良品种选育等科研工作。一是高质量服务产量品质协同提高遗传机制、种质创新与新品种培育、逆境生理生态与抗逆调控、发育生理与高产创建等核心攻关任务;二是大模型针对科技文献的深度处理能力,可对科技文献进行高效信息提取和智能化处理,保障文献处理的深度广度,提升知识获取效率;三是有效整合现有科研资源,优化科研环境,推动大模型技术在产学研融合过程中持续进步和技术革新,提升高校和科研院所综合创新能力。

(二)智慧种植大模型

截至2024年一季度末,河南省高标准农田已建成8585万亩,建设高标准农田示范区378万亩,形成高标准农田“投融建运管”一体化市场推进机制和良田、良种、良法、良机、良制“五良”融合高产模式,大大提升了粮食综合生产能力。围绕建设要求,规模化农田现已部署虫情监测设备、孢子捕捉仪、小麦赤霉病监测仪、墒情计、小型气象站、作物监测摄像头等物联网感知设备,结合农业高分辨遥感卫星24小时监控和无人机定期巡检等手段,形成了天、空、地、人一体的种植感知网。同时还搭建了农田气象监测预警、病虫害监测预警、土壤墒情测报、苗情监测分析、农作物长势卫星遥感分析等独立智能系统。但由于技术先进性和准确性不足、独立的智能系统造成的决策孤岛现象严重,难以满足现代农业规模化生产和统筹决策的需要。

农业大模型技术在应用方面呈现显著优势,能较好解决前述孤岛型智能系统不能满足定制需求和长尾需求的问题,并呈现收敛和简化的特征,使用门槛大幅降低,边际成本逐渐递减。通过种植大模型基座搭建和人工智能算法开发,结合作物种植数据及专家知识交互训练,构建水、肥、药、土、种、光、气、温等维度深度适配不同区域、不同气候的种植大模型,为规模化农田提供超脑级分析预警、决策管理方案。根据小规模试验结果,结合既往生产数据比对分析和专家研判意见,应用种植大模型后预计病虫草害识别准确率达95%以上,农业问答问诊准确度达95%以上,亩均降本22元,灾害损失率降低38%,水肥利用率提高22%,综合增产8%以上。高标准农田“投融建运管”一体化的市场体制机制改革,结合农田种植大模型的科技创新应用,协同推进形成双翼引擎,为河南省主粮稳产高产、生态友好保驾护航,走出一条具有河南特色的农业现代化之路。

(三)智慧养殖大模型

河南省养殖产业规模庞大,其中以牧原集团为代表的龙头企业重视智慧化技术手段在生产经营中的赋能应用。但多数中小规模养殖场仍面临着信息化水平低,人力投入高、成本不能精控、生物安全风险大、疫病不能早发现早防治的生产难题,一定程度影响畜禽产能稳定和肉食品供应,同时面对突发大面流行疫病缺乏科学精准的预警和防治手段。

开发应用智慧养殖大模型,集成既有生物安全智能监控系统、智能养殖物联网系统、智能巡检轨道机器人、畜群异常声音监测系统、畜群图像估重系统、精准饲喂、畜群图像智能盘点及状态监测系统等技术手段,广泛应用于妊娠、分娩、保育、育肥等多养殖场景,通过人工智能大模型精准调控饲喂成本、精准检测畜禽长势、精准预测重大疫病、精准预估产能及市场波动,将有效提升猪、牛、鸡等畜禽规模养殖智能化信息化水平,预防疫病减产风险和经济损失。

二、建设农业经营管理大模型

河南省农业农村厅建设的农业农村大数据平台已平稳运行,基本实现省、市、县、乡、村六级数据资源互联互通和共享开放,面向决策用户提供决策分析和应急指挥服务,面向涉农生产经营主体和社会公众提供农业综合信息服务。农业经营管理大模型的应用,将进一步提升平台管护功能,在既有应用基础上,完善分析决策、生产调度和农技培训等功能模块,实现农业大模型架构下全省农业资源信息数据的统一智能管控和智能调度。

(一)农情分析决策模型

应用农业大模型后的农业农村大数据平台,集成包括农业物联网、高标准粮田、畜牧、农机、农药、种业、土地确权、两区划定、三资管理、农产品质量安全追溯、农村人居环境等农业行业应用系统,统筹和分析全省农业产业全貌特征和进程趋势,数字技术与实体业务融合构建涉农安全运行数据指标体系,将为“三农”工作决策部署落实落地,提供运行监测、业务监管、风险预警、跟踪分析、专题研判、决策调度等方面的保障。

(二)农业生产调度模型

围绕农业大模型分类建立农牧产品配方施肥(精准饲喂)、节水灌溉、病虫害预警、产量预测、市场价格走势等环节数据模型,对小麦、水稻、玉米、花生、大豆、生猪等10大品类进行产前、产中、产后分析,提供GIS地图、数据发布、专家农技、产销对接、资讯政策、农情气象、物联网设备、预警监测等服务功能。建立“立项-托管-作业-监管-验收”全过程线上化的无缝隙监管模式,实现耕、种、防、收全程电子留痕和溯源管理。围绕农产品的产-供-销环节,对农业金融、农资供给、生产托管、农技服务、农机调度、收储加工、产品销售等各环节建立生产服务智能调度平台。

(三)农事问答学习模型

通用大模型已经可以准确理解农业常识、种植技术、饲养技术、病虫害防治、疫病防治、日常管理、种质农资信息及农业政策等各类知识,已具备向农业从业者提供通识性知识服务和技能培训的基础能力。农业大模型将深度融合河南本地化特征的农业技术、专家知识和生产数据,通过机器自主学习,不断深入理解省域农业知识和实践经验,进而有能力输出针对性的决策建议和解决方案。

农事问答学习模型通过辅助产前规划、产中管理、产后指导,全方位解决生产各阶段问题,提供便捷专业的农业知识服务,成为农业从业者随身农事超脑助手,帮助农业从业者高效应对生产中的难题挑战。同时,人工智能大模型根据农业从业者用户画像,提供定制化的教学内容和学习路径,提高农技培训效果,实现高素质新型农民人才培养新模式,推进农业领域“人人持证,技能河南”建设。

三、省域农业大模型的基础和意义

2024年国务院政府工作报告提出,开展“人工智能+”行动,加快发展新质生产力。其中以通用大模型为代表的新一代人工智能技术在农业产业领域的深度融合与创新应用,将成为下一步农业大省产业升级和区域角力的重要方向。目前全国范围内农业领域专业大模型正在竞争推进中,中国科学院、中国农业科学院、中国农业大学等相关院所高校已进行了前瞻布局。

在河南省,河南农业大学长期从事农业科学研究,储备了数量庞大且优质的农业专家知识和数据资源。近年来,河南农业大学联合科大讯飞智慧农业研究院(河南省人工智能产业研究院孵化成果)基于讯飞星火大模型深入开展农业大模型算法训练工作。2024年7月,河南农业大学联合科大讯飞发布弘农大模型,在河南省率先打造安全可控、场景驱动的农业领域垂直大模型,实现精准全面、统筹多场景的智能感知、智能分析、智能预警、智能决策和智能控制能力。

全面推动农业大模型的研发和应用工作,建成政府引导的全国首台(套),系统统筹农业生产场景、系统解决农业产业需求、系统整合农业资源要素的农业人工智能大模型平台,为河南省农业科技创新提供重要引擎,为农业信息化全局工作提供重要抓手和平台路径,将在农业产业提质增效、稳产增产和人才储备、产业升级过程中发挥巨大作用和重要影响力,深度服务助力河南省农业产业高质量发展。

专家名片

闫润强丨河南省人工智能产业研究院院长、科大讯飞智慧农业研究院院长、工学博士

中原策