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现代农业第四次革命后,农业元宇宙的探索空间无限广阔

时间:2023-01-02     【转载】   来自:锄禾网   阅读

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    近年来, “元宇宙” 相关概念火爆。“农业元宇宙” 这个话题最近在圈内圈外火出了天际,各地也争相推出产业应用案例、提前布局产业融合。有人不禁问:在众星捧月之下,究竟有多少企业是在脚踏实地探索与实践,“农业元宇宙” 是否还只是停留在概念阶段,到头来只是一场 “空中楼阁” 的资本游戏?

 

01

 

现代农业的发展

 

    我们先看现代农业。在人类社会几千年的发展历程中,农业始终是一切生产和发展要素的核心和源泉。然而,在工业革命之前,农业本身的发展和技术创新一直处于平稳的时期。自第一次工业革命以来,农业也随着工业革命的先进科学技术而经历了迭代和技术革命。

 

    20世纪初,欧美率先将工业领域的先进技术应用于农业。美国和大多数西欧国家,以及日本和亚洲其他地区实现了农业的第一次革命,即农业机械化的广泛应用。同时也是工业自动化的发展。20世纪中叶,随着工业自动化的发展,北美和西欧大多数国家同时实现了农业生产的自动化。在这个过程中,农业中化学生物技术的研究并没有停止。

 

    20世纪下半叶,化肥、农药及相关农业生物技术已广泛应用于世界各地的农业生产,大大提高了农业产量。它减少了一些以前人类无法改变的病虫害,人为地加速了作物本身的自然进化。

 

    每一次工业革命的成果都有极其广泛的应用,农业不仅是工业革命成就的重要应用场景,也是工业革命的技术原因和动力。因此,在工业4.0的背景下,特别是在当前元宇宙概念快速演变的背景下,我们应该理解农业元宇宙。

 

    元宇宙的形成是基于海量的数据和多种呈现形式,可以说包罗万象。要想理解农业元宇宙,首先应该了解农业的数字化升级。

 

02

 

数字农业的三个目的

 

    目前数字农业市场分为三个层次。

    一是市场生态的数字化,主要包括电子商务、溯源系统、冷链运输、工厂二维码知识库、农产品规格、标签和尺寸的数字化,以及向消费者交付农产品的平台,以及消费者对农产品的偏好和市场。偏好等 数字化等相当于帮助农民通过数字平台将产品和消费者联系起来,将新鲜产品交付给消费者。

    二是平台端数字化,主要用于县域或定地基本农田的管理和统计,果蔬粮食种植的数据管理,农资、保险、贷款、自然灾害、病虫害等数字化管理平台。领导驾驶舱操作、遥感数据等在政府层面,“一网一网”等政务管理平台可以联动,如以下平台展示系统:

    三是生产端数字化,主要涵盖土壤温度、湿度、PH值、EC值、各种磷、钾、氮肥力数据、大气压力、温湿度、PM2.5等数据,以及种植区气象数据,特别是未来雨、雨、温等数据,以及植物自身的病虫害, 生长、水分饱和度通过叶面反应、肥力不足等数据,收集所有数据并传输到云端,进行综合植物AI模型的实时云计算,然后获得精准种植。做出决策,让相应的电控设备进行智能精准的操作。主要目的是降低成本,提高效率,降低生产过程中的能耗。

 

03

 

数字农业闭环联动系统

 

    我们知道,AI算法要想有产值,就需要强大的计算能力,而强大的计算能力需要海量数据来馈送(这里所说的算力不是硬件的算力),海量数据需要硬件。或物理数据收集。

 

    首先,上述各种土壤和空气工厂在生产过程中的数据收集需要传感器。其次,传感器获取数据后,需要通过有线或无线方式将数据传输到云端,但农业种植场景与城市环境和工业环境完全不同,基本上只能使用无线通信。此外,云端最核心的AI综合计算,包括传感器数据、基于先进种植经验或农业科学院专家的植物生长模型、人工对植物生长的偏好(比如,有些人想少加糖加水)、农产品消费者和市场偏好数据从市场端导入, 或从平台端导入的市场规划数据。

 

    最后是AI综合计算后获得的种植决策。这里的核心问题之一是种植决策必须由物联网设备执行。传统的设备或人力无法满足人工智能决策准确执行的要求。因此,电控设备本身的物联网化以及做出决策的通信系统达到应用场景至关重要。要形成农业生产数字化闭环环节体系,以上所有因素缺一不可,否则缺失的零部件将大大降低整体功能。

 

04

 

农业元宇宙的元素

 

    基于AIoT的农业全链路数字化在系统中有几个与元界相对应的要素,包括数字身份、开放性和即时性。

 

    一是建立多维度的数字身份,包括上述农业种植环境和植物本身的各种环境数据。这里提到的多维度包括土壤温度、湿度、PH、磷、钾、氮、重金属含量、环境空气质量等指标。在数字农业行业中,很多企业都专注于软件研发,而数字源的重要环节却被忽视了。

 

    数字来源是更多基于硬件的数据收集和“人”生成的基本数据。某公司目前采用的解决方案是解决传感器、电控设备和“人”的数据采集和通信问题。在传统的无线方法中,最关键的网络采用LoRa无线网络方法,因此可以从网关网络下的各种传感器和电控设备即时获得无线网络数据。

 

    这里需要强调的是,在中国广袤的农业平原上,不可能使用有线布局(建立广域网通信基站更是不现实的)。发生,导致维护成本极高。然后无线选项包括WiFi,蓝牙,zigbeesigfoxLoRa等。总体而言,LoRa实际上是从通信功耗,距离,负载,稳定性和安全性的整体考虑中唯一的选择。

 

    一般来说,从网关到子节点的通信距离需要达到2km,而普通干电池等电控设备维持通信+传感器放电或电磁阀的功耗需要2年以上(至少一年)。然后,在通信问题解决后,解决了从传感器上传数据的问题,解决了电控设备的秩序,也实现了从数据采集到数据分析再到数据执行,再到执行反馈到云端的数据闭环。它还实现了农业的全链路数字化。

 

    二是整合市场平台数据,引导农业生产。原本远离市场的种植场景、场面、冷链物流,将在元宇宙中随时随地参与并融入其中。通过人侧的入口,我们可以直接连接到种植场景中的植物,可以根据自己的喜好和需求订购或索赔,以及成熟后的冷链物流连接。

 

    从播种到进食再到口,整个发展过程涉及随时随地的参与。元宇宙农业更像是一种与植物和农民在同一种植场景中的社会互动。它可以随时同步其生长过程和收获。

 

    随着市场的参与,农产品的核心价值和周边价值的数字资产,外围价值包括植物碳汇、独特的植物观赏价值(变种兰花)等,都直接依赖于元宇宙体系的经济运行体系。

 

05

 

农业元宇宙的价值

 

    科技服务业和农业的核心价值首先是降低成本、提高效率、降低能耗,其次是市场规划管理、农业生产规划、配套服务设施的跟进等,第三是有利于环境和作物本身的可持续发展,以满足人类的需求、进化等。

    1、经过对元宇宙海量数据的综合计算,精准的运行使植物保持最佳生长状态,在设施农业种植现场应用中,作物产量可提高30%(实验数据经农业科学院验证);

    2、由于水肥等各种生产要素的精度,以及根据市场需求和科学管理规划,优化能耗计划,大大降低能耗,达50%

    3、机械的全自动化操作,包括动作自动化和决策自动化,大大降低了人工成本和技术指导成本,也是降低成本的最重要途径;

    4.部分封闭种植场景,种植有效吸收二氧化碳的作物,同时生产用于碳纤维制造,植物蛋白提取等的植物,数据化可以创造高碳汇;

    5、通过元宇宙和数字孪生建模后的频谱分析,可以总结种植经验,可以预测产量,可以预防病虫害,可以提高种植的可控性;

    6、通过综合要素预测可能发生的自然灾害,尽早采取预防措施,将损失降到最低;

    7、通过元宇宙建立植物数字孪生系统,为植物寻找最佳进化路径,引导植物种子基因工程研发,人工合理加速植物自然进化;

    8、保存最佳种植决策方案,积累海量数据,最终使植物生长方式无限接近自然最优;

    9、根据市场规划、人情偏好、国家政策方针,做出符合市场需求的最合理的农业生产,即按需生产。没有冗余或缺乏保存农业生产的最佳匹配方法。这对农业生产的价值(价格)稳定和保全生产积极性具有重要意义;

    10、农业生产价值平衡,使用价值决定价值,价值决定价格。市场供求信息滞后造成的价值与价格不匹配在社会化中是不可避免的,但基于元界的区块链运行模式,如果农业生产创造的价值以NFT的方式合理匹配和运行,农业生产的市场价值将接近前所未有的稳定和合理。

 

    元宇宙的可探索空间无限巨大,我们坚信未来将创造更多不可估量的价值。

 

    农业是民生的基础,尤其是在这场上海疫情中,或许很多不懂粮食的城市人应该对农业有更深入的了解。主粮、核心肉等农产品是更多的政策和战略范畴。

 

    农业生产周期长,春天决定秋天的产量,但春天不决定秋天的市场。这也是制约农业发展的一大市场因素。

 

    许多果农和农民在价格高时投入巨资。然而,亚当·斯密的波浪定律并不在每个农民的掌握范围内,导致供过于求或供不应求或市场本身对产品偏好有影响。而一些水果市场需求也是周期性的(区域性和季节性的),导致巨大的损失和投资减少等。这样的事情并不少见。土壤的周期性会让每个人都不知所措。比如今年种西瓜的土壤,需要在未来2-3年内通过种植绿肥作物来修复,跟不上市场变化的节奏。

 

    元宇宙的功能之一是根据市场需求进行基于订单的基于索赔的种植。当元宇宙中的虚拟人前往农场时,他可以根据自己的喜好订购食物,蔬菜和水果,购买和种植它们。相应的真实物理世界与虚拟数据世界逐一匹配,生产过程自动进行,种植产生的价值与需求收集的价值一对一,所有农产品、种植生产物料、物流系统、非同质货币等。这是农业生产市场价值的一场巨大革命。

 

06

 

农业元宇宙中AI算法的三个层次

 

    首先是针对植物本身的视觉识别AI算法,包括监控植物本身的数量和生长状态,并对不符合植物生长趋势的植物发出警报。其中,生长阶段的数据尤为重要,因为植物在发芽、幼苗、开花、开花、结果、打浆、成熟等阶段的养分需求量差异较大。这是所有计算环境都需要遵守的数据。然后是识别植物的患病部位和患病部位,营养状况,识别病虫害和有害生物,并对害虫和动物入侵发出预警,生物入侵识别和预警。

 

    目前最好的方法是使用图像识别技术,即首先建立植物的基本模型,然后使用相机收集图像,然后使用GPU或云主机进行分析和比较,并将最终结果导入到二级算法中。

 

    二是基于第一算法层面的数据,结合上述土壤、空气、天气、人为规定的偏好、市场条件、电控设备等数据进行综合计算。例如,当玉米生锈时,系统会自动检测当前温度是否不高于35摄氏度和不低于零摄氏度,未来2小时内是否会下雨,以及水肥一体化机中“芬吡唑”药罐的液位等。经过大量数据后,进行相应的电磁阀、水泵开关、防虫等系列操作。或者根据元宇宙的数据分析,发现当一定的温度、湿度,或者某种土壤元素发生一定程度的变化时,可能会出现锈斑,然后直接切除形成锈斑的必要条件来遏制病害。

 

    病毒可能发生。这种应用在设施农业中尤其必要。例如,当植物庇护所中的植物光谱关闭时,必须降低根系湿度,必须降低二氧化碳浓度,必须增加氧气浓度,否则在短时间内会出现灰霉病。所有这些计算都可以通过元界系统精确地实现。相反,采用非元宇宙技术,实现成本高,精度低。而且,对植物细胞的损伤往往是不可逆的,很难修复和弥补损伤。

 

    第三个算法是基于神经网络学习系统和欧几里得AI算法系统的深度计算。神经网络学习系统首先基于第二级的力量,经过数据筛选后得到相应的决策。同时,更重要的作用是通过种植过程中广泛的劳动者人为地纠正相应的决定。例如,在高海拔地区种植西瓜时,应少施肥,以减少膨胀和自爆的可能性。相反,海南应该施用更多的肥料来促进增长。然而,初始模型的计算能力有限,全球地形和气候环境也不同。

 

    在种植过程中手动校正后,基本模型可用是一个非常重要的因素,它可以使模型能力从10点不断提高到99.999点,最后无限接近科学种植。

 

    当然,这也是元宇宙的核心算法之一,或者欧几里得四维空间本身就是元宇宙(注:不是四维时空,概念问题技术问题本文暂时不会深入讨论)。我们将上述所有数据关联在欧几里得四维坐标中,建立四维空间坐标图,然后建立一个无限接近产量或质量的点,并找到一个无线趋向于害虫或其他减产因子的点。任何一条线后面的数据都是相关的,然后建立相应的数学方程。

 

    在我们确定方程的解后,所有数据将被实时计算,计算结果将指导电控设备执行决策。这也是元宇宙的实际着陆方式。

 

07

 

元宇宙农业的空间无限

 

    元宇宙的精髓,无论概念如何定义,无论是AR/VR/XR还是元界的脑机呈现,还是电子商务打造的虚拟购物中心、数字城市的数字孪生,都是数据的运算。目前,人类必须意识到的这一切都是数据,而数据的操作目前取决于代码的操作。但所有这些都依赖于电信号和电磁波的传输和操作。

 

    想象一下植物生长的光合作用,它将无机物转化为有机物。除了无机物本身,核心材料是光的能量,光也是电磁波。植物从自然中生长,然后转化为动物或其他能量,这一切的奥秘就像夜空中的星星,深邃而迷人。

 

    目前,现代农业已经完成了第四次革命,进入了元宇宙的世界,所产生的价值已经不可估量。农业元宇宙将会像真实宇宙一样,有浩瀚无尽的探索空间,而我们此刻正站在时代的阶梯上,仰望星空,勇敢攀登。

 

(来源:锄禾网)


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