近年來，“元宇宙”相關(guān)概念不可謂不火爆。筆者注意到，“農(nóng)業(yè)元宇宙”這個話題最近在圈內(nèi)圈外火出了天際，各地也爭相推出產(chǎn)業(yè)應(yīng)用案例、提前布局產(chǎn)業(yè)融合。此時，有人不禁發(fā)問：在眾星捧月之下，究竟有多少企業(yè)是在腳踏實地探索與實踐，“農(nóng)業(yè)元宇宙”是否還只是停留在概念階段，到頭來只是一場“空中樓閣”的資本游戲？

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展

在了解農(nóng)業(yè)元宇宙之前，我們必須了解現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。在人類社會幾千年的發(fā)展歷程中，農(nóng)業(yè)始終是一切生產(chǎn)和發(fā)展要素的核心和源泉。然而，在工業(yè)革命之前，農(nóng)業(yè)本身的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新一直處于平穩(wěn)的時期。自第一次工業(yè)革命以來，農(nóng)業(yè)也隨著工業(yè)革命的先進科學(xué)技術(shù)而經(jīng)歷了迭代和技術(shù)革命。

20世紀(jì)初，歐美率先將工業(yè)領(lǐng)域的先進技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。美國和大多數(shù)西歐國家，以及日本和亞洲其他地區(qū)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的第一次革命，即農(nóng)業(yè)機械化的廣泛應(yīng)用。同時也是工業(yè)自動化的發(fā)展。20世紀(jì)中葉，隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，北美和西歐大多數(shù)國家同時實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化。在這個過程中，農(nóng)業(yè)中化學(xué)生物技術(shù)的研究并沒有停止。到20世紀(jì)下半葉，化肥、農(nóng)藥及相關(guān)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于世界各地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，大大提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。它減少了一些以前人類無法改變的病蟲害，人為地加速了作物本身的自然進化。

每一次工業(yè)革命的成果都有極其廣泛的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)不僅是工業(yè)革命成就的重要應(yīng)用場景，也是工業(yè)革命的技術(shù)原因和動力。因此，在當(dāng)前工業(yè)4.0的背景下，特別是在當(dāng)前元宇宙概念快速演變的背景下，我們應(yīng)該如何理解農(nóng)業(yè)元宇宙是必要和重要的。元宇宙的形成是基于海量的數(shù)據(jù)和多種呈現(xiàn)形式，可以說是包羅萬象的。那么我們首先應(yīng)該了解農(nóng)業(yè)的數(shù)字化升級。

數(shù)字農(nóng)業(yè)的三個目的

目前數(shù)字農(nóng)業(yè)市場分為三個層次。

一是市場生態(tài)的數(shù)字化，主要包括電子商務(wù)、溯源系統(tǒng)、冷鏈運輸、工廠二維碼知識庫、農(nóng)產(chǎn)品規(guī)格、標(biāo)簽和尺寸的數(shù)字化，以及向消費者交付農(nóng)產(chǎn)品的平臺，以及消費者對農(nóng)產(chǎn)品的偏好和市場。偏好等 數(shù)字化等相當(dāng)于幫助農(nóng)民通過數(shù)字平臺將產(chǎn)品和消費者聯(lián)系起來，將新鮮產(chǎn)品交付給消費者。

二是平臺端數(shù)字化，主要用于縣域或定地基本農(nóng)田的管理和統(tǒng)計，果蔬糧食種植的數(shù)據(jù)管理，農(nóng)資、保險、貸款、自然災(zāi)害、病蟲害等數(shù)字化管理平臺。領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙操作、遙感數(shù)據(jù)等在政府層面，“一網(wǎng)一網(wǎng)”等政務(wù)管理平臺可以聯(lián)動，如以下平臺展示系統(tǒng)：

三是生產(chǎn)端數(shù)字化，主要涵蓋土壤溫度、濕度、PH值、EC值、各種磷、鉀、氮肥力數(shù)據(jù)、大氣壓力、溫濕度、PM2.5等數(shù)據(jù)，以及種植區(qū)氣象數(shù)據(jù)，特別是未來雨、雨、溫等數(shù)據(jù)，以及植物自身的病蟲害， 生長、水分飽和度通過葉面反應(yīng)、肥力不足等數(shù)據(jù)，收集所有數(shù)據(jù)并傳輸?shù)皆贫耍M行綜合植物AI模型的實時云計算，然后獲得精準(zhǔn)種植。做出決策，讓相應(yīng)的電控設(shè)備進行智能精準(zhǔn)的操作。主要目的是降低成本，提高效率，降低生產(chǎn)過程中的能耗。

數(shù)字農(nóng)業(yè)閉環(huán)聯(lián)動系統(tǒng)

我們知道，AI算法要想有產(chǎn)值，就需要強大的計算能力，而強大的計算能力需要海量數(shù)據(jù)來饋送（這里所說的算力不是硬件的算力），海量數(shù)據(jù)需要硬件。或物理數(shù)據(jù)收集。

首先，上述各種土壤和空氣工廠在生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)收集需要傳感器。

其次，傳感器獲取數(shù)據(jù)后，需要通過有線或無線方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫耍r(nóng)業(yè)種植場景與城市環(huán)境和工業(yè)環(huán)境完全不同，基本上只能使用無線通信。

此外，云端最核心的AI綜合計算，包括傳感器數(shù)據(jù)、基于先進種植經(jīng)驗或農(nóng)業(yè)科學(xué)院專家的植物生長模型、人工對植物生長的偏好（比如，有些人想少加糖加水）、農(nóng)產(chǎn)品消費者和市場偏好數(shù)據(jù)從市場端導(dǎo)入， 或從平臺端導(dǎo)入的市場規(guī)劃數(shù)據(jù)。

最后是AI綜合計算后獲得的種植決策。這里的核心問題之一是種植決策必須由物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備執(zhí)行。傳統(tǒng)的設(shè)備或人力無法滿足人工智能決策準(zhǔn)確執(zhí)行的要求。因此，電控設(shè)備本身的物聯(lián)網(wǎng)化以及做出決策的通信系統(tǒng)達到應(yīng)用場景至關(guān)重要。要形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化閉環(huán)環(huán)節(jié)體系，以上所有因素缺一不可，否則缺失的零部件將大大降低整體功能。

農(nóng)業(yè)元宇宙的元素

基于AIoT的農(nóng)業(yè)全鏈路數(shù)字化在系統(tǒng)中有幾個與元界相對應(yīng)的要素，包括數(shù)字身份、開放性和即時性。

一是建立多維度的數(shù)字身份，包括上述農(nóng)業(yè)種植環(huán)境和植物本身的各種環(huán)境數(shù)據(jù)。這里提到的多維度包括土壤溫度、濕度、PH、磷、鉀、氮、重金屬含量、環(huán)境空氣質(zhì)量等指標(biāo)。在數(shù)字農(nóng)業(yè)行業(yè)中，很多企業(yè)都專注于軟件研發(fā)，而數(shù)字源的重要環(huán)節(jié)卻被忽視了。

數(shù)字來源是更多基于硬件的數(shù)據(jù)收集和“人”生成的基本數(shù)據(jù)。迪翠智能目前采用的解決方案是解決傳感器、電控設(shè)備和“人”的數(shù)據(jù)采集和通信問題。在傳統(tǒng)的無線方法中，最關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)采用LoRa無線網(wǎng)絡(luò)方法，因此可以從網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)下的各種傳感器和電控設(shè)備即時獲得無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

這里需要強調(diào)的是，在中國廣袤的農(nóng)業(yè)平原上，不可能使用有線布局（建立廣域網(wǎng)通信基站更是不現(xiàn)實的）。發(fā)生，導(dǎo)致維護成本極高。然后無線選項包括WiFi，藍牙，zigbee，sigfox，LoRa等。總體而言，LoRa實際上是從通信功耗，距離，負(fù)載，穩(wěn)定性和安全性的整體考慮中唯一的選擇。

一般來說，從網(wǎng)關(guān)到子節(jié)點的通信距離需要達到2km，而普通干電池等電控設(shè)備維持通信+傳感器放電或電磁閥的功耗需要2年以上（至少一年）。然后，在通信問題解決后，解決了從傳感器上傳數(shù)據(jù)的問題，解決了電控設(shè)備的秩序，也實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析再到數(shù)據(jù)執(zhí)行，再到執(zhí)行反饋到云端的數(shù)據(jù)閉環(huán)。它還實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的全鏈路數(shù)字化。

二是整合市場平臺數(shù)據(jù)，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。原本遠離市場的種植場景、場面、冷鏈物流，將在元宇宙中隨時隨地參與并融入其中。通過人側(cè)的入口，我們可以直接連接到種植場景中的植物，可以根據(jù)自己的喜好和需求訂購或索賠，以及成熟后的冷鏈物流連接。

從播種到進食再到口，整個發(fā)展過程涉及隨時隨地的參與。元宇宙農(nóng)業(yè)更像是一種與植物和農(nóng)民在同一種植場景中的社會互動。它可以隨時同步其生長過程和收獲。隨著市場的參與，農(nóng)產(chǎn)品的核心價值和周邊價值的數(shù)字資產(chǎn)，外圍價值包括植物碳匯、獨特的植物觀賞價值（變種蘭花）等，都直接依賴于元宇宙體系的經(jīng)濟運行體系。

農(nóng)業(yè)元宇宙的價值

科技服務(wù)業(yè)和農(nóng)業(yè)的核心價值首先是降低成本、提高效率、降低能耗，其次是市場規(guī)劃管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃、配套服務(wù)設(shè)施的跟進等，第三是有利于環(huán)境和作物本身的可持續(xù)發(fā)展，以滿足人類的需求。進化等

1、經(jīng)過對元宇宙海量數(shù)據(jù)的綜合計算，精準(zhǔn)的運行使植物保持最佳生長狀態(tài)，在設(shè)施農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)場應(yīng)用中，作物產(chǎn)量可提高30%（實驗數(shù)據(jù)經(jīng)農(nóng)業(yè)科學(xué)院驗證）;

2、由于水肥等各種生產(chǎn)要素的精度，以及根據(jù)市場需求和科學(xué)管理規(guī)劃，優(yōu)化能耗計劃，大大降低能耗，達50%;

3、機械的全自動化操作，包括動作自動化和決策自動化，大大降低了人工成本和技術(shù)指導(dǎo)成本，也是降低成本的最重要途徑;

4.部分封閉種植場景，種植有效吸收二氧化碳的作物，同時生產(chǎn)用于碳纖維制造，植物蛋白提取等的植物，數(shù)據(jù)化可以創(chuàng)造高碳匯;

5、通過元宇宙和數(shù)字孿生建模后的頻譜分析，可以總結(jié)種植經(jīng)驗，可以預(yù)測產(chǎn)量，可以預(yù)防病蟲害，可以提高種植的可控性;

6、通過綜合要素預(yù)測可能發(fā)生的自然災(zāi)害，盡早采取預(yù)防措施，將損失降到最低;

7、通過元宇宙建立植物數(shù)字孿生系統(tǒng)，為植物尋找最佳進化路徑，引導(dǎo)植物種子基因工程研發(fā)，人工合理加速植物自然進化;

8、保存最佳種植決策方案，積累海量數(shù)據(jù)，最終使植物生長方式無限接近自然最優(yōu);

9、根據(jù)市場規(guī)劃、人情偏好、國家政策方針，做出符合市場需求的最合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即按需生產(chǎn)。沒有冗余或缺乏保存農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最佳匹配方法。這對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的價值（價格）穩(wěn)定和保全生產(chǎn)積極性具有重要意義;

10、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價值平衡，使用價值決定價值，價值決定價格。市場供求信息滯后造成的價值與價格不匹配在社會化中是不可避免的，但基于元界的區(qū)塊鏈運行模式，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造的價值以NFT的方式合理匹配和運行，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的市場價值將接近前所未有的穩(wěn)定和合理。

當(dāng)然，元宇宙的可探索空間依然無限巨大，我們堅信未來將創(chuàng)造更多不可估量的價值。

農(nóng)業(yè)是民生的基礎(chǔ)，尤其是在這場上海疫情中，或許很多不懂糧食的城市人應(yīng)該對農(nóng)業(yè)有更深入的了解。主糧、核心肉等農(nóng)產(chǎn)品是更多的政策和戰(zhàn)略范疇。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周期長。春天決定秋天的產(chǎn)量，但春天不決定秋天的市場。這也是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的一大市場因素。

許多果農(nóng)和農(nóng)民在價格高企時投入巨資。然而，亞當(dāng)·斯密的波浪定律并不在每個農(nóng)民的掌握范圍內(nèi)，導(dǎo)致供過于求或供不應(yīng)求（或市場本身對產(chǎn)品偏好有影響，而一些水果市場需求也是周期性的（區(qū)域性和季節(jié)性的），導(dǎo)致巨大的損失和投資減少等。這樣的事情并不少見。土壤的周期性會讓每個人都不知所措。比如今年種西瓜的土壤，需要在未來2-3年內(nèi)通過種植綠肥作物來修復(fù)，跟不上市場變化的節(jié)奏。

元宇宙的功能之一是根據(jù)市場需求進行基于訂單的基于索賠的種植。當(dāng)元宇宙中的虛擬人前往農(nóng)場時，他可以根據(jù)自己的喜好訂購食物，蔬菜和水果，購買和種植它們。相應(yīng)的真實物理世界與虛擬數(shù)據(jù)世界逐一匹配，生產(chǎn)過程自動進行，種植產(chǎn)生的價值與需求收集的價值一對一，所有農(nóng)產(chǎn)品、種植生產(chǎn)物料、物流系統(tǒng)、非同質(zhì)貨幣等。這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)市場價值的一場巨大革命。

農(nóng)業(yè)元宇宙中AI算法的三個層次

首先是針對植物本身的視覺識別AI算法，包括監(jiān)控植物本身的數(shù)量和生長狀態(tài)，并對不符合植物生長趨勢的植物發(fā)出警報。其中，生長階段的數(shù)據(jù)尤為重要，因為植物在發(fā)芽、幼苗、開花、開花、結(jié)果、打漿、成熟等階段的養(yǎng)分需求量差異較大。這是所有計算環(huán)境都需要遵守的數(shù)據(jù)。然后是識別植物的患病部位和患病部位，營養(yǎng)狀況，識別病蟲害和有害生物，并對害蟲和動物入侵發(fā)出預(yù)警，生物入侵識別和預(yù)警。目前最好的方法是使用圖像識別技術(shù)，即首先建立植物的基本模型，然后使用相機收集圖像，然后使用GPU或云主機進行分析和比較，并將最終結(jié)果導(dǎo)入到二級算法中。

二是基于第一算法層面的數(shù)據(jù)，結(jié)合上述土壤、空氣、天氣、人為規(guī)定的偏好、市場條件、電控設(shè)備等數(shù)據(jù)進行綜合計算。例如，當(dāng)玉米生銹時，系統(tǒng)會自動檢測當(dāng)前溫度是否不高于35攝氏度和不低于零攝氏度，未來2小時內(nèi)是否會下雨，以及水肥一體化機中“芬吡唑”藥罐的液位等。經(jīng)過大量數(shù)據(jù)后，進行相應(yīng)的電磁閥、水泵開關(guān)、防蟲等系列操作。或者根據(jù)元宇宙的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一定的溫度、濕度，或者某種土壤元素發(fā)生一定程度的變化時，可能會出現(xiàn)銹斑，然后直接切除形成銹斑的必要條件來遏制病害。病毒可能發(fā)生。這種應(yīng)用在設(shè)施農(nóng)業(yè)中尤其必要。例如，當(dāng)植物庇護所中的植物光譜關(guān)閉時，必須降低根系濕度，必須降低二氧化碳濃度，必須增加氧氣濃度，否則在短時間內(nèi)會出現(xiàn)灰霉病。所有這些計算都可以通過元界系統(tǒng)精確地實現(xiàn)。相反，采用非元宇宙技術(shù)，實現(xiàn)成本高，精度低。而且，對植物細(xì)胞的損傷往往是不可逆的，很難修復(fù)和彌補損傷。

第三個算法層次是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和歐幾里得AI算法系統(tǒng)的深度計算。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)首先基于第二級的力量，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選后得到相應(yīng)的決策。同時，更重要的作用是通過種植過程中廣泛的勞動者人為地糾正相應(yīng)的決定。例如，在高海拔地區(qū)種植西瓜時，應(yīng)少施肥，以減少膨脹和自爆的可能性。相反，海南應(yīng)該施用更多的肥料來促進增長。然而，初始模型的計算能力有限，全球地形和氣候環(huán)境也不同。在種植過程中手動校正后，基本模型可用是一個非常重要的因素，它可以使模型能力從10點不斷提高到99.999點，最后無限接近科學(xué)種植。

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，更需要歐幾里得算法的支持。當(dāng)然，這也是元宇宙的核心算法之一，或者歐幾里得四維空間本身就是元宇宙（注：不是四維時空，概念問題技術(shù)問題本文暫時不會深入討論）。我們將上述所有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在歐幾里得四維坐標(biāo)中，建立四維空間坐標(biāo)圖，然后建立一個無限接近產(chǎn)量或質(zhì)量的點，并找到一個無線趨向于害蟲或其他減產(chǎn)因子的點。任何一條線后面的數(shù)據(jù)都是相關(guān)的，然后建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程。在我們確定方程的解后，所有數(shù)據(jù)將被實時計算，計算結(jié)果將指導(dǎo)電控設(shè)備執(zhí)行決策。這也是元宇宙的實際著陸方式。

元宇宙農(nóng)業(yè)的永恒

回到元宇宙的精髓，無論概念如何定義，無論是AR/VR/XR還是元界的腦機呈現(xiàn)，還是電子商務(wù)打造的虛擬購物中心，還是數(shù)字城市的數(shù)字孿生，畢竟都是數(shù)據(jù)的運算。目前，人類必須意識到的這一切都是數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)的操作目前取決于代碼的操作。但所有這些都依賴于電信號和電磁波的傳輸和操作。

讓我們試著想象一下植物生長的光合作用，它將無機物轉(zhuǎn)化為有機物。除了無機物本身，核心材料是光的能量，光也是電磁波的存在。植物從自然中生長，然后轉(zhuǎn)化為動物或其他能量。這一切的奧秘就像夜空中的星星，深邃而迷人。

目前，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已經(jīng)完成了第四次革命，進入了元宇宙的世界，所產(chǎn)生的價值已經(jīng)不可估量。我們堅信，在農(nóng)業(yè)元宇宙，將會有像真實宇宙一樣浩瀚無盡的探索空間，而我們這些從事農(nóng)業(yè)的人，此時此刻正站在時代的階梯上，仰望星空，勇敢攀登。