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(gè)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(shí)，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(shí)地探索與實(shí)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(huì)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的第一次革命，即農(nóng)業(yè)機(jī)械化的廣泛應(yīng)用。同時(shí)也是工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。20世紀(jì)中葉，隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，北美和西歐大多數(shù)國家同時(shí)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化。在這個(gè)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(jìn)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(dòng)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(jí)。

數(shù)字農(nóng)業(yè)的三個(gè)目的

目前數(shù)字農(nóng)業(yè)市場分為三個(gè)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(yùn)輸、工廠二維碼知識(shí)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(fèi)者交付農(nóng)產(chǎn)品的平臺(tái)，以及消費(fèi)者對(duì)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(tái)將產(chǎn)品和消費(fèi)者聯(lián)系起來，將新鮮產(chǎn)品交付給消費(fèi)者。

二是平臺(tái)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(jì)，果蔬糧食種植的數(shù)據(jù)管理，農(nóng)資、保險(xiǎn)、貸款、自然災(zāi)害、病蟲害等數(shù)字化管理平臺(tái)。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(tái)可以聯(lián)動(dòng)，如以下平臺(tái)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(jìn)行綜合植物AI模型的實(shí)時(shí)云計(jì)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(jìn)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(dòng)系統(tǒng)

我們知道，AI算法要想有產(chǎn)值，就需要強(qiáng)大的計(jì)算能力，而強(qiáng)大的計(jì)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?，但農(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(jì)算，包括傳感器數(shù)據(jù)、基于先進(jìn)種植經(jīng)驗(yàn)或農(nóng)業(yè)科學(xué)院專家的植物生長模型、人工對(duì)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(fèi)者和市場偏好數(shù)據(jù)從市場端導(dǎo)入， 或從平臺(tái)端導(dǎo)入的市場規(guī)劃數(shù)據(jù)。

最后是AI綜合計(jì)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(dá)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(gè)與元界相對(duì)應(yīng)的要素，包括數(shù)字身份、開放性和即時(shí)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(shí)獲得無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

這里需要強(qiáng)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(shí)的）。發(fā)生，導(dǎo)致維護(hù)成本極高。然后無線選項(xiàng)包括WiFi，藍(lán)牙，zigbee，sigfox，LoRa等。總體而言，LoRa實(shí)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(diǎn)的通信距離需要達(dá)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(shí)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(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的全鏈路數(shù)字化。

二是整合市場平臺(tái)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。原本遠(yuǎn)離市場的種植場景、場面、冷鏈物流，將在元宇宙中隨時(shí)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(jìn)食再到口，整個(gè)發(fā)展過程涉及隨時(shí)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(huì)互動(dòng)。它可以隨時(shí)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(jià)值和周邊價(jià)值的數(shù)字資產(chǎn)，外圍價(jià)值包括植物碳匯、獨(dú)特的植物觀賞價(jià)值（變種蘭花）等，都直接依賴于元宇宙體系的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行體系。

農(nóng)業(yè)元宇宙的價(jià)值

科技服務(wù)業(yè)和農(nóng)業(yè)的核心價(jià)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(jìn)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(jìn)化等

1、經(jīng)過對(duì)元宇宙海量數(shù)據(jù)的綜合計(jì)算，精準(zhǔn)的運(yùn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)農(nóng)業(yè)科學(xué)院驗(yàn)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(jì)劃，大大降低能耗，達(dá)50%;

3、機(jī)械的全自動(dòng)化操作，包括動(dòng)作自動(dòng)化和決策自動(dòng)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(shí)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(yàn)，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(jìn)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(jìn)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(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的價(jià)值（價(jià)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(jià)值平衡，使用價(jià)值決定價(jià)值，價(jià)值決定價(jià)格。市場供求信息滯后造成的價(jià)值與價(jià)格不匹配在社會(huì)化中是不可避免的，但基于元界的區(qū)塊鏈運(yùn)行模式，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造的價(jià)值以NFT的方式合理匹配和運(yùn)行，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的市場價(jià)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(jiān)信未來將創(chuàng)造更多不可估量的價(jià)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(duì)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(jià)格高企時(shí)投入巨資。然而，亞當(dāng)·斯密的波浪定律并不在每個(gè)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(duì)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(huì)讓每個(gè)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(jìn)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(shí)，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(shí)物理世界與虛擬數(shù)據(jù)世界逐一匹配，生產(chǎn)過程自動(dòng)進(jìn)行，種植產(chǎn)生的價(jià)值與需求收集的價(jià)值一對(duì)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(jià)值的一場巨大革命。

農(nóng)業(yè)元宇宙中AI算法的三個(gè)層次

首先是針對(duì)植物本身的視覺識(shí)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(duì)不符合植物生長趨勢(shì)的植物發(fā)出警報(bào)。其中，生長階段的數(shù)據(jù)尤為重要，因?yàn)橹参镌诎l(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(jì)算環(huán)境都需要遵守的數(shù)據(jù)。然后是識(shí)別植物的患病部位和患病部位，營養(yǎng)狀況，識(shí)別病蟲害和有害生物，并對(duì)害蟲和動(dòng)物入侵發(fā)出預(yù)警，生物入侵識(shí)別和預(yù)警。目前最好的方法是使用圖像識(shí)別技術(shù)，即首先建立植物的基本模型，然后使用相機(jī)收集圖像，然后使用GPU或云主機(jī)進(jìn)行分析和比較，并將最終結(jié)果導(dǎo)入到二級(jí)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(jìn)行綜合計(jì)算。例如，當(dāng)玉米生銹時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(shí)內(nèi)是否會(huì)下雨，以及水肥一體化機(jī)中“芬吡唑”藥罐的液位等。經(jīng)過大量數(shù)據(jù)后，進(jìn)行相應(yīng)的電磁閥、水泵開關(guān)、防蟲等系列操作?；蛘吒鶕?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(shí)，可能會(huì)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(hù)所中的植物光譜關(guān)閉時(shí)，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(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)灰霉病。所有這些計(jì)算都可以通過元界系統(tǒng)精確地實(shí)現(xiàn)。相反，采用非元宇宙技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成本高，精度低。而且，對(duì)植物細(xì)胞的損傷往往是不可逆的，很難修復(fù)和彌補(bǔ)損傷。

第三個(gè)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(jì)算。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)首先基于第二級(jí)的力量，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選后得到相應(yīng)的決策。同時(shí)，更重要的作用是通過種植過程中廣泛的勞動(dòng)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(shí)，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(jìn)增長。然而，初始模型的計(jì)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(dòng)校正后，基本模型可用是一個(gè)非常重要的因素，它可以使模型能力從10點(diǎn)不斷提高到99.999點(diǎn)，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?dú)W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(shí)空，概念問題技術(shù)問題本文暫時(shí)不會(huì)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(gè)無限接近產(chǎn)量或質(zhì)量的點(diǎn)，并找到一個(gè)無線趨向于害蟲或其他減產(chǎn)因子的點(diǎn)。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(shí)時(shí)計(jì)算，計(jì)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(shí)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(jī)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(yùn)算。目前，人類必須意識(shí)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(hào)和電磁波的傳輸和操作。

讓我們?cè)囍胂笠幌轮参锷L的光合作用，它將無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。除了無機(jī)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(dòng)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(jìn)入了元宇宙的世界，所產(chǎn)生的價(jià)值已經(jīng)不可估量。我們堅(jiān)信，在農(nóng)業(yè)元宇宙，將會(huì)有像真實(shí)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(shí)此刻正站在時(shí)代的階梯上，仰望星空，勇敢攀登。