面向农业5.0的精准作物管理新兴技术:全面概述


发布时间:

2025-05-24

来源:

作者:

农业5.0(Ag5.0)标志着农业实践的一场革命性转变,通过整合人工智能(AI)、机器学习(ML)、机器人技术和大数据分析等前沿技术,应对全球粮食安全挑战。为实现向Ag5.0的转型,本文全面回顾了人工智能、机器学习及其他新兴技术在克服当前及未来作物管理难题中的作用。作物管理已从早期的农业方法显著发展到Ag5.0的先进能力,标志着精准农业的巨大飞跃。协作机器人、6G、数字孪生、物联网(IoT)、区块链、云计算以及量子技术等新兴技术构成了这一进程的核心。本文还重点阐述了机器学习及现代农业工具如何革新我们对作物生长的感知、分析与管理方式,并通过实际案例展示了机器学习与深度学习在作物监测中的应用。智能传感器、基于AI的机器人以及先进的通信系统等创新正引领农业数字化和决策制定的下一阶段。文章探讨了采用Ag5.0所带来的机遇与挑战,强调这些技术在提升农业生产力和应对全球粮食安全问题上的变革潜力。最后,鉴于农业5.0代表着农业的未来,本文还展望了未来趋势和研究需求,如多学科融合、区域适应性以及AI和机器人技术的进一步发展。Ag5.0代表了向精准作物管理转型的范式变革,助力构建既高效又环保的可持续数据驱动农业体系。

 

 图1 农业革命发展路线图:从农业1.0到农业5.0。

  

图2  精准作物监测的感知、分析与执行。

 

 图3 卷积神经网络(CNN)架构。

 

 图4 使用IMX500和IMX501传感器可选择的数据输出格式,以满足不同需求。

 

 图5 无线传感器网络(WSN)。

  

图6 物联网(IoT)和区块链在农业中的应用。

 

  图7 农业机器人应用中的核心技术。

 
来 源

Taha M F, Mao H, Zhang Z, et al. Emerging Technologies for Precision Crop Management Towards Agriculture 5.0: A Comprehensive Overview[J]. Agriculture, 2025, 15(6): 582.

https://doi.org/10.3390/agriculture15060582

 

编辑

王永贤

推荐新闻

石时之约|韩志国:透过表型数据,看见植物的喜怒哀乐!

本期石时之约,我们将对话慧诺瑞德(北京)科技有限公司总经理、国际植物表型学会(IPPN)执委会委员/工业分会副主席韩志国,一起从表型数据的科学角度,去读懂农作物的喜怒哀乐和前世今生。

慧科研、慧育种、慧种田——慧聚改变的力量

让我们“慧聚”在一起,为“慧科研、慧育种、慧种田”赋能。

高通量植物表型平台建设注意事项

育种,是在给定的环境条件下,选择各种表型指标(产量、品质、抗性)最优的基因型材料的过程(AI育种,从这里起步)。育种工作中大约70%的工作量来自表型观察测量和筛选,是最耗人力物力的过程。

作物生理表型测量基础原理

生理表型测量的核心在于“早、快”,要在肉眼可见之前就能测量并预判出变化趋势,才是这个技术的核心价值。叶绿素荧光成像,恰好满足了这个要求。