基于钻石模型的我国智能养猪驱动力分析——以互联网巨头布局智能化生猪养殖为例

刘子琦 中国农业大学 人文与发展学院

我国是传统农业大国，生猪养殖在畜牧业中占据主要地位，近十年来，猪肉产量均占国家肉类总产量一半以上[1]。随着生猪养殖成本上升、国家标准严格化、牲畜易患传染病、生猪价格的波动性和周期性等因素的影响，依赖密集劳动要素的小农户生猪养殖减少，资本、技术等要素的要求不断提升，规模化和信息化成为产业发展主导方向。近年来，人工智能、物联网和“互联网+”的发展和普及，智能化生猪养殖业应运而生并蓬勃发展，国务院发布的《新一代人工智能发展规划》计划分“三步走”推进人工智能理论、技术和应用的发展，使中国成为世界主要人工智能创新中心[2]，提出“加快推进包括智能农业在内的产业智能化升级，大力发展智能企业”的要求，为人工智能运用于农业生产奠定了政策基础。

今年来，阿里云、网易、京东等互联网公司纷纷涉足养猪行业，将智能养猪技术运用于规模化养猪产业，开启人工智能养猪新时代。

一、智能养猪概述

人工智能（Artificial Intelligence），最早由McCarthy于1956年在Dartmouth学会上正式提出[3-5]，目前正在向多智能体协同系统的多元化方向发展。人工智能的主要应用领域包括问题求解、专家系统、机器推理、人工神经网络、模式识别、人工生命等[5]。随着现代农业的发展，人工智能关键技术已在农业生产领域展开了广泛应用，可贯穿于农业生产的产前、产中、产后直至销售阶段[6]，并与畜牧业、养殖业相结合。

智能养猪，指将智能化技术应用于生猪养殖，是工厂化养猪产业发展的最高阶段。基于数据采集网络，将一系列软件系统、硬件设备、算法模型应用于养猪产业生产等多场景，并开发相应产品和服务，减少人工投入，提高生产效率，逐步尝试替代人的操控实现自主智能化决策，实现整个行业的转型升级。比较有代表性的如：专家系统[7-9]、机器视觉[10-12]、畜牧机器人、虚拟现实等（见图1）。

二、钻石模型及其扩展与应用

（一）钻石模型概述

“钻石模型（Diamonds Model）”又称“国家竞争优势理论”，由战略管理学家迈克尔·波特（Michael Porter）在1990年出版的《国家竞争优势》[13]一书中提出。某个国家（地区）的产业或企业获得的竞争优势与四个要素密切相关：（1）生产要素，（2）需求条件，（3）相关产业和支持产业的表现，（4）企业战略、结构和同行竞争对手，四个要素之间存在双向作用，构成钻石模型的基础，同时还受到机会和政府两个变数的影响。

（二）钻石模型的应用

1.利用钻石模型作为分析框架的适用性

利用钻石模型分析我国人工智能技术在生猪养殖产业的发展前景具有一定的科学性。第一，波特认为，财富来源于生产率，生产率是由国家（区域）的竞争环境和经济环境决定的，其关注点根植于国内，中国是世界上最大的生猪养殖国，满足猪肉及其制成品需求成为市场热点。第二，土地、劳动力、饲料等要素的整合和优化配置构成了智能化养殖的基本生产要素，人工智能技术成果和资本投入等构成了智能化养殖的高级生产要素。第三，我国规模化生猪养殖和专业化大型养殖企业的均有一定发展，产业链基本完备且已形成一定的空间集群，具备发展智能化养殖的基础。第四，互联网巨头公司布局智能化养殖，已有初步构想，逐步探索形成竞争战略。

2.钻石模型的适应性修正

我国基本社会性质和社会主义市场经济体制的特殊性要求在分析产业发展时应重视政府行政行为的影响，因而对标准钻石模型做以下适应性修正（见图2）：

第一，将政府作为第五要素纳入钻石模型。斯代芬等人认为需要将政府增加为钻石模型的第五个要素[14]，在我国，政府行为在产业发展中起规范作用。

图1 标准钻石模型

图2 修正后的钻石模型

第二，将国家战略纳入企业战略、结构和同业竞争要素。一方面农业是关系国计民生的基础性产业，农业在国家经济发展中的战略地位以及国家对农业采取的发展战略都将直接影响农业发展道路[15]；另一方面，我国高度重视科学技术“卡脖子”问题，政策条款数量丰富、顶层设计完善。国家战略在产业发展中起先导作用，因而在分析人工智能应用于生猪养殖产业需要将国家战略纳入影响因素之一。

三、智能化生猪养殖驱动力要素分析

（一）生产要素：生产成本和技术支撑的聚集和优化配置

1.初级生产要素

初级生产要素主要包括土地、劳动力、饲料及水资源等。智能化生猪养殖依托于规模化养殖，具备较完善的基础生产设施和较充足的生产资料供应，同时人工智能技术的应用可替代劳动力等其他基础要素，提高生产效率和精准性，最终降低生产成本。

2.高级生产要素

人工智能属于高新技术产业，高级生产要素在其发展和应用中占据主导地位，主要包括技术要素、人才要素、资本要素等。高级生产要素的整合利用可在减少疫病、降低死亡率、提高猪肉产品质量安全方面发挥积极作用。

技术要素方面，数据库、云计算、智能算法等前沿技术，可为生猪养殖提供基础性技术支撑。当前我国人工智能领域国际科技论文发表量和发明专利授权量已居世界第二，人工智能技术的研发和使用已拓展至农业领域，国内已有畜禽养殖方面的实践，为我国人工智能在本土生猪养殖产业提供借鉴。

人力资源方面，我国从事信息传输、计算机服务、软件业等高新技术产业人员逐年加速增长，截止2017年已达到367.7万人，从事科学研究、技术服务行业的人才截止2017年为210万人[1]，人工智能人才投入累计18232人，占世界总量的8.9%。2018年，35所高校获批设立“人工智能”专业，高等教育更加专业化。部分科研院所自主自发的进行跨学科探讨，2019年4月启动“智源学者计划”以每年支持100位AI优秀高等专业化人才，整合数据、算法、场景和基础设施等优势，培育国际顶尖AI人才。

资本要素方面，我国人工智能领域投融资总额达277.1亿美元，占全球总额70%，且国家正致力于建立财政引导、市场主导的资金支持机制。此外市场骨干企业如阿里巴巴、京东、科大讯飞等依托自身优势，强强联合，建立产业发展联盟，拓展融资渠道，积极参与智能养殖业布局。

（二）需求条件：满足国内市场需求

1.国内市场高质量猪肉产品需求

中国是生猪养殖和消费大国，2017年猪肉消费量5500万吨，几乎全部为自产自销，人口基数保障国内市场需求的稳定。根据《全国生猪生产发展规划（2016-2020）》的预测，伴随人口增长、居民收入增加和城市化进程将拉动我国猪肉消费保持一定程度增长，至2020年我国猪肉消费量比十二五末增长250万吨，生猪产业尚有一定的发展空间。

近年来，消费者逐渐偏向高质量猪肉产品，对其食品安全有了更高要求，智能化养殖可通过全程监控预警对每头建立数据档案，并利用大数据平台对产品质量安全提供追踪和溯源体系，迎合了市场需求。

2.市场规模化生产主体需求

智能化生猪养殖可被龙头企业运用，弥补规模化生猪养殖不足。经理论验证，全流程的人工智能技术可提升养猪企业PSY和MSY，增加生猪出栏量进而提高猪肉产量，降低生产成本，同时通过及时预警疫情，防治疫情扩大，降低疫病损失。人工智能的运用未来还可能成为连接养殖户、保险机构、政府监管部门等一系列行业管理主客体的关键，在中后期发展中也具备一定市场基础。

（三）相关及支持产业

智能化人工养殖以互联网+大数据平台、人工智能算法、虚拟现实等技术以及相关智能硬件设备、现代化养殖设施等为支撑，也需要物流链、冷链、饲料工业等传统产业的配合。在上游产业中，我国人工智能企业在2012-2016年期间加速增长，目前已增至1011家，位列全球第二，在视觉、硬件、算法等领域均有涉及，为人工智能在生猪养殖行业的应用提供了技术和应用基础。在下游产业中，根据《中国畜牧业统计年鉴》显示，当前我国生猪养殖产业呈规模化发展趋势，龙头企业成长属性凸显，基础设施较完善。互联网巨头参与智能化生猪养殖行业，并与传统养殖企业的强强联合，可形成上下游产业配合互动，促使产业集群，产生持续竞争优势。

（四）国家、企业战略和同业竞争

战略和竞争都能够促进智能化生猪养殖的发展。国家和企业发展战略引领智能化生猪养殖产业的发展，国内竞争则能够创造和保持竞争优势。

智能化生猪养殖的驱动力可从宏观政府层面和微观企业层面进行分析。国家宏观政策规定和战略引领则为产业发展规定了宏观方向，提供了良好的市场秩序和制度条件，在《新一代人工智能发展规划》中将推进智能农业转型升级纳入国家战略层面，从宏观层面引领人工智能的发展，刺激了智能农业的发展；微观层面，企业发展目标及管理方式影响企业战略，同时互联网巨头之间的竞争，传统规模养殖企业间的竞争促使企业强强联合，整合发展优势资源，对智能化生猪养殖产业产生驱动作用。

（五）政府作用

人工智能为我国战略性新兴产业，受到国家重视和政策指引，因而政府可作为影响智能化生猪养殖主要驱动因素，通过政策、制度、资金等手段对其他四个基本要素产生影响。

政策制度上，自2015年至今，中央政府及各部委已颁布关于人工智能相关指导政策11部，并将人工智能的运用写入党的十九大报告和政府工作报告，从国家宏观层面对人工智能的发展应用做出规划。政府偏好对市场主体行为产生引导和激励，促进互联网企业及传统养殖企业强强联合，同时针对畜牧业发展也有相关规定部署，在养殖业环境保护问题、畜禽养殖时间问题及养殖安全和动物福利问题均有政策规定。资金投入上，政府财政资金和专项资金可直接投入智能化生猪养殖产业的发展中，相关农业生产补贴和动物疫病补偿资金降低了规模化生猪养殖的风险，对产业发展和智能化升级起辅助和推动作用；教育和科研投入可提升人力资源的知识和技术水平，为智能算法的研发提供资金支持，促进新技术的转化应用，刺激智能化生猪养殖产业的兴起和进一步发展。

（六）机会

机会是钻石模型的辅助要素，不受模型内其他要素的影响，但可引起钻石体系中其他要素自身的变化或通过打破原状态提供新的竞争空间。前沿科技对地区产业及国家总体发展的驱动作用愈发明显，人工智能技术的开发和利用成为我国战略性新兴产业，同时我国处于产业转型升级的关键时期，智能化生猪养殖充满机遇。

四、结论及建议

（一）对研究结果的讨论

当前我国养殖业正处于发展瓶颈时期，面临环保政策的日益严格、动物疫病的易群发性以及猪肉市场波动等多种因素的不利影响。而智能养猪通过技术和管理的创新有望解决难题，把握发展机遇。

综合分析可得出：生产要素上，我国有一定的规模化生猪养殖基础，基本生产要素的投入较丰富，但人工智能算法的适用性开发和高素质人才投入等高级生产要素的投入存在不足；市场需求方面，消费市场对猪肉及其产成品需求仍保持高位，市场规模可观，传统规模化养殖企业为寻求转型升级和更高发展水平需要技术支持，产生人工智能技术的需求；相关产业上，我国尚未形成完整的高科技养殖产业链，特别在科学技术转化方面存在断点；战略及国内竞争方面，国家具有对人工智能及养殖产业的宏观战略规划，各互联网巨头企业可依托自身优势制定发展策略，加入激烈国内竞争，最终促进智能化生猪养殖行业有序发展；政府要素在人工智能应用于生猪养殖行业作用主要体现在鼓励科技研发，规范养殖业秩序方面，增强资金投入等方面，但在人工智能与传统养殖业结合地带缺乏具体的政策指引。

传统养殖基础、人工智能算法和养殖硬件设施研发、国内市场需求、政府政策导向和企业自主尝试共同构成了智能化生猪养殖的驱动力。但当前我国高科技养殖行业处于发展初期阶段，仍存在发展前景不确定，行业规则模糊，技术支撑不足等问题，需发挥多元利益主体的参与协同作用，结合自然科学与人文科学观点，综合评估智能养猪产业的发展前景。

（二）意见及建议

1.加强人工智能应用于生猪养殖业的伦理考量

人工智能技术的运用挑战了传统“人与工具二分”的本体论，人工智能作为一种替代性智能工具具备部分人的特性，需对其进行伦理的考量，评估其途径和目标一致性，以建立可信赖的智能化养猪系统。

首先是技术上安全可靠，人工智能集合了自然科学和社会科学的前沿性科技成果，但技术失误和监控失灵可能带来养殖风险、肉品质量风险、生态环境风险，给生猪养殖企业带来较大损失，甚至破坏整个养殖产业秩序与规则。其次是人文上的考量，对人工智能“非黑即白”的判断过于片面，需嵌入不同价值观系统思考其伦理准则，017年我国通过了首部《动物福利评价通则》，对倡导高效率的生产原则提出了质疑，智能化生猪养殖更加科学精准，可减少人为干预、及时发现猪群疫病、改善动物养殖环境。

各相关利益主体应达成共识，在政府引导下共同制定符合智能化生猪养殖法律及标准。并对人工智能技术的研究和使用进展进行跟踪和评估，增强算法透明性，防止技术失误，规避对社会潜在风险、安全隐患、伦理道德的影响。同时走出传统以人为中心的养殖思路，更多关注猪群权利和质量安全等人文问题，促使智能化生猪养殖向着对人类和社会有益的方向发展。

2.发挥政府顶层设计和监管的作用

①加强政策指引，规范市场主体行为

我国先后颁布了《“互联网+”AI三年行动实施方案》《新一代AI发展规划》《促进新一代AI产业发展三年行动计划（2018-2020）》等政策文件，但人工智能的运用缺乏完善的法律约束，且人工智能的农业生产运用上缺乏专业性和指导性较强的政策指引，政府需在规范人工智能运用范围，加强养殖过程监管，明确技术应用责任以保障技术安全性等方面发挥顶层设计作用。

②促进高级生产要素集聚智能化生猪养殖

政府应在人工智能开发利用，高水平专业化人才培养以及资金投入及融资方面发挥作用。当前，动物识别算法与通用识别算法间存在较大差异，技术应用还不成熟，互联网企业在该领域的积极尝试未出现明确结果，政府应为知识资源的开发和利用提供专项资金支持，完善硬件设施及产业链，促进高等教育的发展，培养专业化高素质人才，进一步整合科研资源，建立专家系统。积极鼓励市场主体以及资本参与智能化生猪养殖行业，给予企业融资便利，吸引更多资本投入。

3.综合考虑智能化生猪养殖的成本和需求

互联网巨头利用人工智能技术可以代替人的劳动，降低动物死亡率和生产成本，但人工智能开发、运用和维护成本高昂，反而加重企业负担。一方面，虽然人工智能降低了对体力劳动者的依赖，但需高素质人力资源保持运营，随之而来的更高薪资要求和人力资源成本；另一方面，人工智能是一套复杂算法的集合，不能直接将其他行业案例直接套用至智能化生猪养殖，同时迭代更新快、运维成本高，初期资金投入大。

“十三五”期间是畜牧业发展和转型升级的关键时期，养殖水平和畜产品安全水平尚未得到充分提升[16]。人工智能技术的兴起成为养殖业转型升级的重要推动力量，未来智能化生猪养殖会成为连接养殖户、保险企业、政府监管层、消费者等多元利益主体的关键，产业发展前景较好。但猪肉市场波动较大，疫病防治存在风险，且部分消费者对高科技产出品存在怀疑心理，因而智能化生猪养殖是否能够在激烈的市场竞争中夺取消费者偏好仍需进一步讨论。