中科院智能农业机械装备工程实验室：农机“智慧芯”开启大国重器硬科技

郑茂典

习近平总书记指出，要大力推进农业机械化、智能化，给农业现代化插上科技的翅膀。随着科学技术的进步，农业生产逐步呈现出“工业化”的趋势。当前，农业生产过程中的流程颗粒度越分越细，以数据为驱动的生产组织管理模式得到了广泛的认可，这种“可预见”的生产模式将会极大地解放人力，提升农业生产效率，并将深刻地影响农业产业的上、下游产业链。

在我国传统农机技术落后于发达国家的情况下，如果仍采用按部就班的“追赶策略”，必然导致我国农机创新体系建设“一步落后，步步落后”。因此，在全球农机工业强国纷纷开展新一代农机创新体系建设的起跑时刻，我国的农机工业正借助自身在信息技术领域的优势，打造以信息技术为核心承载的自主可控的农机创新体系，开辟引领国际的新赛道。

本期，《科技创新与品牌》杂志走进中国科学院智能农业械装备工程实验室。在这所被誉为“大国重器”的实验室里，探究我国智能农机装备科技的融合发展。

顶层设计 构建我国农机创新体系

中国是农业大国。“三农”问题与经济发展和社会稳定息息相关。2016年，我国2300多家规模型农机生产企业总产值近4500亿元，生产规模跃居世界首位。但国际市场数据显示，在没有补贴的情况下，2015年全球前三名农机企业收入已经达619亿美元，2016年我国2300余家企业的总收入相当。

“这主要是我国在农机领域自主创新投入少、差距大，重要产品和工艺技术几乎全部依靠引进，产业利润极低，技术处于跟跑阶段。但是，第三代农机美国2016年才起步，和我们站在了同样的起跑线上，这是我国农业机械装备在全球农机工业强国面前弯道超车的绝佳时机。”中国科学院智能农业机械装备实验室常务副主任张玉成说，“从2014年开始，我们就看准了智能农业机械装备这条赛道，通过多年不懈努力，终于初见成果”。

2014年，中国科学院计算技术研究所和洛阳市政府签署战略合作协议;2015年，中国科学院计算技术研究所洛阳分所正式成立;2017年，洛阳分所联合其他几家单位成立河南省智能农机创新中心;2018年“超级拖拉机I号”问世;2019年，国家农机装备创新中心正式通过工信部论证，成为国家級平台，同年，经中国科学院批准，由中国科学院计算技术研究所牵头，联合中国科学院植物研究所、微电子研究所、沈阳自动化研究所等 7 家院内单位，联合组建了中国科学院智能农业机械装备工程实验室 。

经过多年的部署和研发，该工程实验室已经成功研发出国内首款智能农机专用控制芯片、智能网联终端控制器、农机大数据平台和无人驾驶技术等，率先提出并成功研制出全球第一台基于第三代技术体系的智能农业装备。目前，工程实验室团队在新一代智能农业装备领域处于国内领先、国际一流的水平。

“之所以发展这么快，首先得益于所领导在科研产业深度结合方面的战略思考和顶层布局，自项目落地起，便同拖拉机、轴承等全国优势产业紧密结合，有的放矢。”张玉成说。目前，实验室平台已经聚集了10余家中国科学院内农机相关技术研究单位、7所高校和30余家企业，上中下游合作创新。例如：“超级拖拉机I号”就是由中科晶上提供整机系统方案和卫星通信等核心技术，中科院微电子所提供无人驾驶技术，中科院合肥物质院提供传感器，中国农机工业的龙头企业——中国一拖提供拖拉机车架、换挡等技术和应用场景数据等。

模式探索 突破产学研用合作壁垒

按几下手上的远程遥控器，无人驾驶农机装备就开始自动犁地、播种、撒药、收庄稼。设定好时间和路线，它们甚至可以半夜“加班”，24小时无休，从耕整到播种再到植保环节全程无人作业。

这种科幻片似的场景，其实在我们真实生活中正在上演，“无人农场”正在成为现实。这就是中国科学院智能农机机械装备工程实验室研发的“超级拖拉机I号”，它的最大亮点是基于卫星的智能网联。有了它们，万亩级的农机基地，只需要三四个人就能指挥将近20台智能农机，完成耕地、播种、洒水、打药等全流程作业。而另一边，山西农谷、芜湖繁昌、银川贺兰、阿纳库勒……一组组来自祖国各地的智能农机应用场景数据，点亮在实验室的数据平台上，科研人员正紧盯数据轨迹，讨论着优化方案。

从“洛阳一拖”到潍坊“雷沃重工”，再到湖北“帕菲特”，一家又一家的传统农机企业纷纷签约，正打造各自区域内智慧农业示范基地，惠及地方农业科技应用发展，真正做到了科研院所与企业合作，实实在在地将科技资源转化为生产资源。

把科研成果转化为企业的产品和效益，需要打通若干环节。在整个链条之中，最关键的环节就是找对技术的市场化路径。因此，推动院企合作，首先要打破信息不对称的障碍。科研院所和生产企业之间的合作常出现“断档”，有时科研院所和生产企业达成了合作，双方的分工也极其分明，科研院所将技术转让给企业后，双方的合作随之完成。而企业在生产过程中，如果对科研技术把握不好，生产出来的产品质量可能得不到保证。所以，打通科研院所和生产企业之间的信息通道，让科研和生产保持密切互动，就变得非常重要。

对于技术的市场化路径，张玉成体会很深：“从研发技术到产品产值，条链太长。企业想要出产品，科研人员擅长出专利，交流往往不在一个频道上。科研人员不能过分依赖国家项目扶持，而要按市场规则实现科研成果转化。”如今，在这种创新体系下，科研人员只需负责提供专利，签署技术买卖协议，再根据需求去委托开发。这种创新模式目前已成效初显。在我国农机芯片和操作系统完全依赖进口产品的大背景下，中心已研发出国内首款智能农机定制芯片——“神农I号”芯片，以及被喻为拖拉机“安卓系统”的“珊瑚”操作系统等。

“都说‘懂芯片的不懂农业，懂农业的不懂芯片’，计算所和中国一拖的合作，成功打破了这一魔咒。”张玉成说，“我们想建立中国人自主可控的农机创新体系，用核心技术摆脱农机产业低附加值的窘境，闯出一条突破产学研用壁垒的康庄大道。”