汪懋華院士談物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展對(duì)現(xiàn)代科學(xué)儀器的需求

    1 儀器科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新要有相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)的支持和用先進(jìn)制造技術(shù)引領(lǐng)科學(xué)儀器的發(fā)展

    從航天衛(wèi)星到地理測繪，從食品安全到環(huán)境監(jiān)測，信息感知與科學(xué)儀器的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高緊密相聯(lián)。創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)是儀器科技與精密儀器制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的源泉，要加強(qiáng)高等學(xué)校信息感知與精密儀器相關(guān)學(xué)科建設(shè)�？茖W(xué)儀器創(chuàng)新與物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)和電子、材料科學(xué)、微納技術(shù)等基礎(chǔ)科學(xué)都有很大的關(guān)聯(lián)性，基礎(chǔ)科學(xué)研究的進(jìn)步會(huì)帶動(dòng)科學(xué)儀器創(chuàng)新能力和制造技術(shù)的發(fā)展，因此要重視相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)研究，突破一些共性關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)科學(xué)儀器創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。

    當(dāng)前我國正處在信息化與工業(yè)化融合，信息化帶動(dòng)工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)信息化快速發(fā)展的新階段。物理世界信息的快速獲取要靠感知和測量技術(shù)的支撐來完成，需要提高科學(xué)儀器研制的自主創(chuàng)新能力和提升科學(xué)儀器先進(jìn)制造業(yè)水平，促進(jìn)行業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)的發(fā)展，拓展科學(xué)儀器儀表產(chǎn)品的市場需求�？梢园芽茖W(xué)儀器制造業(yè)作為一個(gè)突破口，支撐過程控制、設(shè)備工況和工藝參數(shù)遠(yuǎn)程快速監(jiān)測，同時(shí)大力拓展科學(xué)儀器在農(nóng)業(yè)、環(huán)保、食品、節(jié)能、醫(yī)療、保健等迅速發(fā)展的應(yīng)用市場與產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展研究。

   2 物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展，需要現(xiàn)代信息感知技術(shù)與先進(jìn)科學(xué)儀器的支撐，同時(shí)也將對(duì)培育農(nóng)業(yè)應(yīng)用儀器儀表新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)市場起到很好的推動(dòng)作用

    物聯(lián)網(wǎng)、智慧網(wǎng)等應(yīng)用市場快速發(fā)展，將為現(xiàn)代傳感技術(shù)與科學(xué)儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新機(jī)遇。隨著我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與生活環(huán)境的要求越來越高，這就需要有適于農(nóng)業(yè)與生物系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用的先進(jìn)信息感知與精密儀器產(chǎn)品提供檢測與過程監(jiān)控服務(wù)。

    建設(shè)“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”，資源節(jié)約、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，需要大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的科技創(chuàng)新研究，主要包括農(nóng)業(yè)土地與水資源管理，農(nóng)業(yè)土、水、光、熱環(huán)境監(jiān)測，大田種植、設(shè)施園藝、健康養(yǎng)殖生產(chǎn)過程精細(xì)化管理，農(nóng)產(chǎn)品與食品加工、貯運(yùn)、物流過程與產(chǎn)品品質(zhì)可追溯系統(tǒng)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備控制、技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測診斷和服務(wù)調(diào)度等廣闊領(lǐng)域及其對(duì)信息感知層、傳輸層與和應(yīng)用層科學(xué)技術(shù)的需求。在物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新研究方面，研究的重點(diǎn)將優(yōu)先集中在信息感知層和應(yīng)用層領(lǐng)域，它們都需要電子信息與精密儀器儀表行業(yè)與產(chǎn)業(yè)界的鼎力支持。

   （1） 準(zhǔn)確感知—要求研制具有良好環(huán)境適應(yīng)性、低成本、便攜式、面向農(nóng)業(yè)與生物系統(tǒng)應(yīng)用的快速檢測傳感器與科學(xué)儀器裝備

   為適應(yīng)農(nóng)業(yè)規(guī)�；�、精準(zhǔn)化、設(shè)施化的發(fā)展要求，需要大力加強(qiáng)適于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的低成本、便攜式快速檢測儀器創(chuàng)新研究。這類儀器應(yīng)適于在露天、苛刻的自然環(huán)境下使用、良好的穩(wěn)定性和可靠性、微功耗、安全性好，適于農(nóng)村基層使用的特點(diǎn)，要著力突破一批瓶頸性的科學(xué)技術(shù)難題，開拓市場需求量大的檢測裝備新產(chǎn)品。例如：農(nóng)田作物管理普遍存在盲目過量施肥，導(dǎo)致農(nóng)田土水環(huán)境惡化、生產(chǎn)投入成本增加、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)污染，迫切需要研制出一類針對(duì)土壤成分分析測量、成本較低，可以方便檢測出土壤中N、P、K等元素與重金屬含量的快速檢測儀器，設(shè)施農(nóng)業(yè)生物生長環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品貯藏、運(yùn)輸、物流配送環(huán)境參數(shù)檢測儀器裝備，集約畜牧養(yǎng)殖系統(tǒng)應(yīng)用的動(dòng)物病毒快速檢測與疫情早期發(fā)現(xiàn)監(jiān)測儀器裝備等等。

  （2）實(shí)時(shí)監(jiān)控—成為科學(xué)儀器發(fā)揮作用的主要平臺(tái)

    物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，感知是一方面，信息監(jiān)控又是一方面，同樣需要科學(xué)儀器發(fā)揮作用。當(dāng)監(jiān)控對(duì)象發(fā)生變化的時(shí)候，儀器能向智能信息系統(tǒng)或管理人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，引導(dǎo)適時(shí)采取調(diào)控措施。例如在集約化奶牛養(yǎng)殖場中，可以利用RFID對(duì)動(dòng)物個(gè)體身份進(jìn)行識(shí)別，提供個(gè)性化飼養(yǎng)、動(dòng)物生理與健康信息自動(dòng)監(jiān)測與智能管理決策等服務(wù)，達(dá)到科學(xué)飼養(yǎng)與生產(chǎn)過程精細(xì)化管理的目的。

  （3）應(yīng)用需求—農(nóng)畜水產(chǎn)品與食品安全、環(huán)境監(jiān)測離不開科學(xué)儀器

    從作物生長的農(nóng)田土壤環(huán)境、地表與地下水環(huán)境、光熱、氣候，作物苗情到生物環(huán)境控制與智能化管理信息系統(tǒng)，處處離不開科學(xué)儀器的主導(dǎo)作用。作物中的農(nóng)藥殘留也成為人們?cè)絹碓疥P(guān)注的問題，人們關(guān)注健康，關(guān)注食品安全，關(guān)注自己所生存的環(huán)境，因此對(duì)快速、低成本檢測與儀器儀表技術(shù)提出了更高的要求。

    總之，農(nóng)業(yè)應(yīng)用科學(xué)儀器的自主創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，要靠半導(dǎo)體、芯片技術(shù)、光學(xué)與電子科技、材料科學(xué)和先進(jìn)精密制造創(chuàng)新的支撐和工藝水平的提高，要靠物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)科學(xué)研究的進(jìn)步，在應(yīng)用層面上要靠經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)管理水平的提升。提升我國農(nóng)業(yè)應(yīng)用科學(xué)儀器的自主創(chuàng)新能力，大力推進(jìn)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的融合，需要農(nóng)業(yè)生物科學(xué)家和工程科學(xué)家的協(xié)同努力，這是必然的趨勢。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展，將成為創(chuàng)新推動(dòng)儀器儀表科技進(jìn)步培育新興產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力�；�于信息和智慧管理好復(fù)雜的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，解決好農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面對(duì)的共性關(guān)鍵技術(shù)問題：農(nóng)田耕地等級(jí)檢測、土壤力學(xué)性能測試以及對(duì)人類身體健康構(gòu)成威脅的重金屬元素的檢測等，加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，都將對(duì)信息感知裝備與儀器儀表產(chǎn)業(yè)提出了更加迫切的需求。

汪懋華院士