隨著(zhù)生活水平提升，人們的消費觀(guān)也有了不同程度的轉變，愈漸關(guān)注食品安全和品質(zhì)。我國水產(chǎn)養殖市場(chǎng)空間大，發(fā)展迅速，但在精準養殖、科學(xué)管理、產(chǎn)品安全等方面一直存在很大的成長(cháng)空間，這些因素直接影響著(zhù)我國水產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上的競爭力?！稊底洲r業(yè)農村發(fā)展規劃（2019-2025 年）》明確提出要“漁業(yè)智慧化”發(fā)展。傳統養殖模式亟待革新，漁業(yè)4.0已在路上。發(fā)展智慧漁業(yè)成為我國當前和今后相當一段時(shí)間內漁業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。
本次是“AI·農業(yè)智匯云講堂”的第四十七期，主題是“漁業(yè)4.0技術(shù)及其展望”。為此，本期我們非常高興的請到了仲愷農業(yè)工程學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(cháng)劉雙印教授。?
一
漁業(yè)4.0的產(chǎn)業(yè)背景?
我國是水產(chǎn)養殖大國，產(chǎn)量和養殖面積均居世界首位，水產(chǎn)養殖業(yè)為我國居民提供優(yōu)蛋白、增加農民收入和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構發(fā)揮了積極的作用。?
人均水資源量
養殖水利用率
勞動(dòng)生產(chǎn)率
水產(chǎn)養殖裝備數字化程度低，實(shí)時(shí)精準測控技術(shù)缺乏，國外同類(lèi)技術(shù)不適用我國實(shí)際需求，導致勞動(dòng)生產(chǎn)率和資源利用率低、勞動(dòng)強度大、養殖風(fēng)險高，嚴重制約水產(chǎn)養殖業(yè)可持續發(fā)展。?
養殖生態(tài)環(huán)境惡化
我國70%的河流、湖泊有不同程度的污染；
我國池塘養殖直排率高；
我國海岸帶水產(chǎn)養殖不同程度污染?。
從業(yè)人員老齡化嚴重
農村勞動(dòng)力年齡50-60歲；
勞力大于60歲占74%；
農村老齡化趨勢不斷加大 20年后誰(shuí)來(lái)種田？誰(shuí)來(lái)養魚(yú)？?
勞動(dòng)力成本劇增
勞動(dòng)力短缺，勞力成本迅速增加，占成本70%；
農產(chǎn)品價(jià)格全面超過(guò)國際，部分國產(chǎn)糧價(jià)格比國外高30%-50%；
今天1個(gè)美國農場(chǎng)工人能養活97個(gè)美國人和37個(gè)其他國家的人；
236個(gè)農民不抵1個(gè)美國農民?。
產(chǎn)業(yè)背景：可持續發(fā)展的嚴峻挑戰
需要更精準實(shí)時(shí)水體測控；
需要更高效的組織管理；
需要全要素全產(chǎn)業(yè)鏈的信息化覆蓋；
需要依靠智能漁業(yè)裝備和機器人支撐；
需要創(chuàng )新綠色生態(tài)循環(huán)的水產(chǎn)養殖模式；
…?
新一代信息技術(shù)進(jìn)步促使機器換人成為可能
物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現漁業(yè)裝備互聯(lián)；
大數據實(shí)現漁業(yè)精準作業(yè)；
人工智能與機器人實(shí)現機器換人?。
。
現代漁業(yè)最重要的三大科技要素
——品種是核心
——智能漁機裝備是支撐
——信息化提升漁業(yè)水平
發(fā)展現代漁業(yè)融合以上三大科技要素，實(shí)現
——機器代替勞力
——電腦（人工智能）代替人腦
——物聯(lián)網(wǎng)使漁業(yè)裝備機器智能化
——大數據使漁業(yè)走向精準、無(wú)人化養殖
轉變漁業(yè)生產(chǎn)方式，提高漁業(yè)質(zhì)量
物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能是支撐向漁業(yè)4.0快速發(fā)展的重要路徑???
轉型升級——“漁業(yè)1.0—漁業(yè)4.0”?
二
漁業(yè)4.0的基本特征?
漁業(yè)4.0的基本內涵是現代漁業(yè)發(fā)展的最高階段，在技術(shù)方面實(shí)現生產(chǎn)裝備化、裝備數字化、監管網(wǎng)絡(luò )化、管理智能化、作業(yè)無(wú)人化；在這些技術(shù)的支持下在漁業(yè)產(chǎn)業(yè)方面實(shí)現資源節約、產(chǎn)出高效、環(huán)境友好、綠色安全。
漁業(yè)4.0數字化系統模式?
信息技術(shù)高度集成
泛在的智能化
無(wú)人化系統
三
漁業(yè)4.0主要技術(shù)方向?
3.1
空天地一體化的漁業(yè)資源、環(huán)境、生態(tài)監測預警體系?
3.1.1 全面攻克海洋和陸地養殖水域空間信息獲取的一體化和智能化技術(shù)??
研究漁業(yè)資源環(huán)境因子的遙感成像機理與定量反演技術(shù)；
高頻雷達海洋環(huán)境監測技術(shù)；
養殖水體傳感器監測網(wǎng)絡(luò )，北斗衛星、無(wú)人機、地面傳感網(wǎng)三位一體的多源傳感器數據融合技術(shù)?。
3.1.2深入研究養殖環(huán)境空間信息處理的自動(dòng)化、定量化、實(shí)時(shí)化技術(shù)
空間信息認知模型和遙感影像智能解譯技術(shù)；
多傳感器遙感信息協(xié)同處理與融合方法；
環(huán)境及災害的演變趨勢分析技術(shù)，構建空天地一體化觀(guān)測監測預警平臺。??
3.1.3 養殖環(huán)境生態(tài)監測、預警、決策信息發(fā)布與應用的網(wǎng)絡(luò )化?
3.2
無(wú)人化的水產(chǎn)養殖生產(chǎn)體系?
3.2.1 陸基循環(huán)水工廠(chǎng)化養殖無(wú)人化
突破基于基因與魚(yú)類(lèi)表型大數據的智能化育種技術(shù)；
突破循環(huán)水設備狀態(tài)動(dòng)態(tài)識別與故障診斷關(guān)鍵技術(shù)；
研發(fā)適用于不同場(chǎng)景的變量智能投餌機；
研發(fā)用于循環(huán)水養殖工廠(chǎng)巡檢與日常管理機器人，實(shí)現養殖場(chǎng)無(wú)人值守。?
突破基于基因與魚(yú)類(lèi)表型大數據的智能化育種技術(shù)
選擇育種是關(guān)鍵，育種值的精準估計是核心，就需要一些人工智能的算法，將表型的數據與基因數據相結合進(jìn)行分析。
其中也遇到如研究基礎薄弱、環(huán)境效應大等挑戰。而常規育種+分子育種技術(shù)是未來(lái)的研究方向。
同時(shí)，生物信息學(xué)、大數據和人工智能等技術(shù)為遺傳分析（育種）帶來(lái)了新模式。
此外，還有表型組（性狀）高通量測定技術(shù)與裝備研究，包括準確定義性狀、開(kāi)發(fā)適宜的新型傳感器、研制高通量的檢測設備，才能真正實(shí)現生產(chǎn)、生理和生化性狀的標準化、高通量快速測定。
3.2.2 突破循環(huán)水工程化池塘養殖無(wú)人化技術(shù)
研發(fā)適用于不同場(chǎng)景的變量智能投餌機；
突破循環(huán)水環(huán)境參數低成本高可靠微納傳感技術(shù)；
循環(huán)水設備狀態(tài)動(dòng)態(tài)識別與故障診斷關(guān)鍵技術(shù)；
研發(fā)基于大數據和物聯(lián)網(wǎng)的池塘群優(yōu)化管理與決策平臺，有巡檢無(wú)人機，實(shí)現池塘養殖遠程管理。
研發(fā)適用于不同場(chǎng)景的變量智能投餌機
1）基于生長(cháng)模型的投喂策略；
2）基于機器視覺(jué)預測體重的投喂策略；
3）基于餌料營(yíng)養配方、生長(cháng)模型和機器視覺(jué)相融合的變量精準投喂策略。
定時(shí)定量容易，但如何根據體重以及溫度、溶氧等環(huán)境參數智能確定每次的投放量是難點(diǎn)。
建立了基于生長(cháng)模型的精準投餌策略?
3.2.3 研發(fā)深水網(wǎng)箱、大圍網(wǎng)、海洋牧場(chǎng)養殖無(wú)人化技術(shù)
研究北斗衛星、無(wú)人機、水面傳感網(wǎng)三位一體的海洋生態(tài)環(huán)境多源傳感器數據融合技術(shù)；
研發(fā)基于水質(zhì)、攝食行為、剩餌等多源信息融合的超大型智能投餌系統，實(shí)現網(wǎng)箱養殖的精準投餌；
超前布局深水網(wǎng)箱水下檢測、死魚(yú)回收、網(wǎng)衣清洗、網(wǎng)衣提升、活魚(yú)驅趕、捕撈收獲等機器人技術(shù)。
從我國深遠海網(wǎng)箱養殖實(shí)際情況出發(fā)，研發(fā)急需解決的投餌、成魚(yú)捕撈、起換網(wǎng)與網(wǎng)衣清洗等目前以人工作業(yè)為主的自動(dòng)化/智能化配套作業(yè)裝備。
結合先進(jìn)技術(shù)實(shí)現裝備的自動(dòng)化/智能化；在支持船上實(shí)現網(wǎng)衣起網(wǎng)、清洗現場(chǎng)作業(yè)。
1)投餌裝備與技術(shù)的研究
2)死魚(yú)識別與回收裝備與技術(shù)的研究
3) 成魚(yú)捕撈裝備與技術(shù)的研究
4) 網(wǎng)衣清洗裝備與技術(shù)的研究?
行業(yè)痛點(diǎn)：
1. 如何及時(shí)發(fā)現死魚(yú)？
2. 如何有效收集死魚(yú)，減少病原擴散？
解決方案?
3.2.4 提前布局養魚(yú)工船無(wú)人化技術(shù)
開(kāi)發(fā)水產(chǎn)養殖和海洋環(huán)境探測專(zhuān)用智能傳感器、北斗信息遠程傳輸設備。
開(kāi)發(fā)養殖工船循環(huán)水智能處理與控制裝備、自動(dòng)飼喂、數字化分魚(yú)器等關(guān)鍵技術(shù)。
研發(fā)深遠海養殖平臺智能能量供給技術(shù)，開(kāi)發(fā)風(fēng)、光及潮汐互補發(fā)電技術(shù)。
研究深遠海魚(yú)菜共生養殖關(guān)鍵技術(shù)：構建魚(yú)菜共生循環(huán)水養殖系統。
構建未來(lái)養殖模式--魚(yú)菜共生循環(huán)水養殖系統?
3.3
智能化的水產(chǎn)品加工、物流體系?
3.3.1 突破水產(chǎn)品冷鏈物流與質(zhì)量安全控制技術(shù)
即時(shí)保鮮技術(shù)與智能裝備
危害物檢測、現場(chǎng)痕量篩選及智能化前處理
水產(chǎn)品風(fēng)險監控及非熱控菌技術(shù)
冷鏈流通動(dòng)態(tài)監測及高效低溫物流裝備??
3.3.2 全面攻克綠色、安全、高效的水產(chǎn)品精深加工智能化技術(shù)?
3.3.3 研究水產(chǎn)流通智能化技術(shù)
1）研究水產(chǎn)品市場(chǎng)、價(jià)格、流通等大數據挖掘、知識發(fā)現與市場(chǎng)預警技術(shù)
解決：三類(lèi)問(wèn)題
養殖戶(hù)盲目養殖—損失慘重問(wèn)題
水產(chǎn)品信息不暢 —“賣(mài)魚(yú)難”問(wèn)題
常規配送針對性差—水產(chǎn)品變質(zhì)腐爛問(wèn)題
2）研究水產(chǎn)品供應鏈的區塊鏈技術(shù)
區塊鏈因具有身份認證、去中心化、信息防竄等優(yōu)勢，為建立水產(chǎn)品供應鏈可信追溯的提供有效方法和手段。
3）構建水產(chǎn)品電商平臺及安全技術(shù)體系，實(shí)現水產(chǎn)品高效流通
?
四
漁業(yè)4.0展望與對策?
1、提前布局新一代信息技術(shù)研究
準確把握“漁業(yè)4.0的切入點(diǎn)，加強基礎研究和”卡脖子“技術(shù)研究。
設立專(zhuān)項補貼撬動(dòng)社會(huì )投資，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、機器人等現代信息技術(shù)在漁業(yè)的人工智能基礎研究和應用示范。推進(jìn)芯片傳感器、基于人工智能、大數據的生長(cháng)調控模型等“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)投入。?
2、產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)
龍頭企業(yè)承擔引領(lǐng)行業(yè)、率先推進(jìn)、提升現代農業(yè)的責任，引領(lǐng)行業(yè)和區域發(fā)展。
龍頭企業(yè)、明星企業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、通信、物流等，有資源、有用戶(hù)、理解水產(chǎn)行業(yè)本身，理解物聯(lián)網(wǎng)，可依托自有資源優(yōu)勢，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)工具滲透漁業(yè)場(chǎng)。??
3、體系支撐
需要共同打造漁業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)生態(tài)，包括智能裝備產(chǎn)業(yè)、現代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、新一代信息服務(wù)業(yè)等，更需要國家產(chǎn)業(yè)支撐政策。?
4、人才為本
產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開(kāi)人才，所以培育信息化人才才能推進(jìn)現代漁業(yè)快速發(fā)展，包括物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、機器人、5G通信?等方面人才的培養。
劉雙印教授“漁業(yè)4.0技術(shù)及其展望”直播
——觀(guān)眾提問(wèn)集中回答
劉院長(cháng)，怎么看待日本福島核污染水排放對我國海洋漁業(yè)的影響？
核污水排放通過(guò)洋流經(jīng)過(guò)一定的周期會(huì )循環(huán)到我國周邊，會(huì )對現代養殖業(yè)造成很大的威脅，尤其是深海網(wǎng)箱和灘涂養殖。
雖然日本也會(huì )對核污染水進(jìn)行處理，但難免會(huì )有影響，會(huì )讓消費者產(chǎn)生食用海產(chǎn)品的擔憂(yōu)。這種情況下建議大家食用工廠(chǎng)化養殖下的水產(chǎn)，水質(zhì)可控，安全有一定的保障。
教授，請問(wèn)智慧漁業(yè)是什么？漁業(yè)4.0是否已經(jīng)實(shí)現，發(fā)展前景如何？
智慧漁業(yè)可以理解為將人工智能、大數據、互聯(lián)網(wǎng)、5G通信與水產(chǎn)養殖、育種、養成、加工的全鏈條結合，改變了傳統的靠天、靠經(jīng)驗的養殖風(fēng)險大的模式，使水產(chǎn)養殖模式轉型省升級，盡量實(shí)現通過(guò)機器代替人力，通過(guò)人工智能代替人腦，而非經(jīng)驗，通過(guò)裝備替代惡劣環(huán)境下人才能完成的工作，實(shí)現整個(gè)產(chǎn)業(yè)轉型升級。在這種情況下實(shí)現裝備數字化、生產(chǎn)智能化、管理科學(xué)化、安全、高效、綠色、提質(zhì)增效。這就是我們想要的智慧漁業(yè)。
現在有些企業(yè)已經(jīng)實(shí)現了一部分，但還有很長(cháng)的路要走。說(shuō)到漁業(yè)4.0，目前還沒(méi)有實(shí)現，也是我們努力發(fā)展的方向。因為要全自動(dòng)無(wú)人化、少人參加較難實(shí)現，比如裝備方面與工業(yè)裝備還有很大的差異，還有待加強；還有信息技術(shù)，包括傳感的精確性，需要深入探究；另外一些深遠海，在惡劣的環(huán)境下，數據的傳輸難以實(shí)現；人工智能在其他領(lǐng)域也有應用成熟的部分，如何將算法與漁業(yè)相結合，實(shí)現電腦代替人腦，這個(gè)還有很長(cháng)的路，需要信息技術(shù)人員、專(zhuān)家和水產(chǎn)養殖專(zhuān)家共同推進(jìn)。
目前我們只能做一些前瞻性探討，這一定是未來(lái)的發(fā)展方向。
劉教授，漁業(yè)規?；B殖是行業(yè)痛點(diǎn)，有哪些實(shí)用的技術(shù)和裝備？請劉教授介紹下。
一是群體池塘管理，如何快速管理多個(gè)池塘。
二是如何把池塘水質(zhì)、生物量統計和投餌相結合。例如露天池塘的水質(zhì)不好調控，不同生長(cháng)階段餌料配比不同，投喂量多少、投多少次等，這些都是關(guān)鍵因素。
機器視覺(jué)、人工智能（算法）、投餌裝備等裝備目前還不太理想。
劉教授，漁業(yè)大數據的突破口您認為會(huì )在哪些方面，會(huì )使用哪幾種技術(shù)？
先從種苗說(shuō)起，不同育種家的研究成果如何共享，就需要考慮數據的標準化。
二是區塊鏈技術(shù)，確保數據的歸屬權。
三是數據傳輸、采集的標準化。因為漁業(yè)需要采集數據的多樣性，不能一概而論。雖然國家和地方都建立了一些漁業(yè)數據庫，但還未實(shí)現數據互通，需要建立相應的標準。
四是數據處理。需要大數據的分析挖掘，這和傳統的數據挖掘有所不同，原來(lái)尋求因果關(guān)系，現在尋求相關(guān)關(guān)系，出現該情況與哪些因素相關(guān)，而非一定是某種原因造成的。這是考慮問(wèn)題與建立模型從角度、思維、方式等方面有了很大的轉變。還有原來(lái)的一些算法在大數據背景下就不適用了，尤其是基于機器視覺(jué)的一些數據。
劉教授，深海養殖的信息化和智能化的技術(shù)痛點(diǎn)如何突破，需要哪些裝備支撐？
一是通訊問(wèn)題。如何將高清視頻、圖片通過(guò)高帶寬、高可靠傳到服務(wù)器上。水下通信受到的干擾較多；海水腐蝕性大，產(chǎn)品耐用性差，或者生物黏附，會(huì )造成測不準，如果不能定期清洗就比較麻煩。
二是網(wǎng)衣的清洗，網(wǎng)孔不能太大，魚(yú)苗容易逃逸；如果網(wǎng)孔較密會(huì )導致海藻等浮游生物附著(zhù)其上，堵住網(wǎng)孔，難以與外界水體交換，造成水質(zhì)變差。如何清理其上的附著(zhù)物，就需要考慮水下機器人技術(shù)，涉及到機械、電子、自動(dòng)化、人工智能、大數據等非常復雜的內容，需要對很多技術(shù)進(jìn)行研究。
如果有問(wèn)題想繼續與劉雙印教授交流，歡迎在評論區下方留言或者發(fā)送郵件交流。
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