智慧农业发展背景
中国农业经历了原始、传统、现代向智慧农业的过渡。智慧农业应用现代信息技术，集成多种技术实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾害预警等功能，是农业可持续发展的重要途径，通过高科技投入和管理，实现农业的科学化、标准化、定量化、高效化。
人工智能在农业领域中的应用历程
人工智能在农业领域中的应用经历了萌芽期（20世纪70年代末至80年代末）、快速发展期（20世纪90年代）和规模应用期（2000至今）。早期主要应用专家系统进行病虫害诊断和生产管理，随后计算机视觉技术在农产品分级、植物生长监测和病虫害检测等方面取得进展，机器人技术也开始发展。近年来，随着物联网、大数据等技术的发展，人工智能在农业领域的应用更加广泛和深入。
智慧农业发展趋势
智慧农业是农业信息化发展的高级阶段，是继传统农业、机械化农业、生物农业之后，中国农业4.0的核心内容。智慧农业在中国的研究进展相对较晚，与发达国家相比仍存在差距。目前，我国智慧农业存在的问题包括科技含量低、生产方式效率落后、抵御自然灾害能力较弱、科研投入和人才储备缺乏等。未来，我国发展智慧农业需要分步推行，从应用较为成熟、投资较小的阶段性成果开始，逐步配套提高精准程度，并注重农机农艺结合，改造升级新型育苗方法和生产模式。
农业智能分析
随着移动互联网和物联网技术的发展，农业生产过程中产生了大量多源异构的农业数据。农业数据挖掘技术可以从这些数据中提取有价值的信息和潜在价值，实现农业生产经营过程的整体信息化管控，加速转变农业生产方式，提高生产水平与效率。农业数据挖掘的特点包括数据来源多样、数据结构与类型复杂、多维特征间关联紧密等。农业数据挖掘的应用包括育种数据挖掘、作物生产数据挖掘和养殖数据挖掘等。
农业数据语义分析
农业领域数据通常以自由文本、表格、图片、视频、数据库等形式载体存在，且多以自然语言形式存在于文本载体之中。农业数据语义分析技术可以有效地处理这些非结构化数据，建立基于本体的知识描述，并对相关概念进行细化，对语义进行梳理。农业数据语义检索是建立在农业本体之上，解决农业数据和知识资源的有效定位、自动检索、推理与交互问题。
农业病虫害图像识别
基于机器视觉的农业病虫害自动监测识别系统框架包括图像采集、图像预处理、特征提取、模式识别等步骤。农业病虫害图像识别技术具有分类准确率高和智能化等优点，目前已成为农业病虫害识别研究的热点。
动物行为分析
动物行为学是专门研究动物行为的学科，许多行为学原理被应用于各种畜牧生产实践中。动物行为监测与分析当前主要有音频分析技术、计算机视觉技术和无线传感器网络技术等。随着动物行为数据的不断积累，基于大数据和云计算的动物行为分析技术势必成为一种高效的动物行为监测管理手段。
农产品无损检测
农产品无损检测技术是在不损坏被检测对象的前提下，利用被测物外部特征和内部结构所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化探测其性质和数量的变化。农产品品质检测主要包括水果、蔬菜的检测与分级；畜禽、水产品类的检测与分级；经济作物的检测与分级等。农产品无损检测技术具有不破坏被检样品、检测速度快、污染少、可实现自动化等优势，在现代农业检测技术中占有重要地位。
典型农业专家系统与决策支持
农作物生产决策系统是信息时代指导作物生产的重要技术手段，具有综合性、智能化、通用性、网络化、标准化的特点。作物生产决策支持系统的发展趋势包括机理性与生长模型的统一、生长模型和决策支持系统的综合化、多学科合作和交叉的日益受到重视等。作物病害诊断专家系统通过计算机模拟专家的智能，为农业生产中某一复杂的问题提供决策。水产养殖管理专家系统通过信息技术改变传统水产养殖业存在的问题，促进水产养殖业生产方式转变，提高生产效率。动物健康养殖管理专家系统通过信息技术实现动物健康养殖过程的精细化管理。多民族语言农业生产管理专家系统针对民族地区群众在应用农业信息技术过程中的特殊性和薄弱性，通过模块构件集成应用，利用农业领域翻译模板抽取技术、汉民语料库技术、即时翻译技术等，对现有“农业信息处理与知识管理平台”进行改造和提高，构建了多民族语言农业智能信息处理系统。农业空间信息决策支持系统利用遥感、地理信息系统、全球导航定位系统等高新技术，对农业生产环境、生产活动等过程和或现象进行定期获取农业空间信息，建立农业空间资源数据库，结合地理学、农学、生态学等基础学科，建立农业空间信息决策分析模型，对农业空间信息、农业生产过程和现象进行可视化表达、分析与模拟，达到高效、合理配置农业资源，科学指导农业生产、农业产业结构调整以及农业产业布局等决策目的。
典型农业机器人
农业机器人是应用人工智能技术，帮助农民实现更加轻松、更加高效的农业生产。根据用途和作业特点，现有的农业机器人大致可以划分为畜牧管理机器人、大田耕作管理机器人、果蔬采收机器人、种苗培育机器人、农产品分选机器人等。农业信息采集机器人和农业人机协同作业模式逐步成为当今农业机器人研究的热点。
农业精准作业技术
拖拉机自动导航技术可以提高农业机械的作业效率和精度。农机作业智能测控技术可以实现农机作业的实时监控和智能控制。果树对靶施药技术可以降低农药残留，提高农产品品质。设施蔬菜水肥一体化技术可以提高水肥利用效率，降低生产成本。设施环境智能调控技术可以创造一个相对独立且近乎理想的人工气候小环境，从而实现周期性、全天候、反季节的工厂化规模生产。农用无人机自主作业技术可以提高农业作业效率，减轻人员作业负担，保证作业质量和作用效果的一致性。
智慧农业展望
当前，我国农业发展面临着农产品价格封顶、农业生产成本升、进口农产品冲击、农业资源过度利用与紧缺双重约束等多方面的巨大变化和多重挑战。发展智慧农业技术，实现现代信息技术与农业产业的深度融合，变革传统农业发展方式，走集约、高效、安全、持续的现代农业发展道路，是推进我国农业现代化的客观要求和必然选择。未来，我国智慧农业的发展重点包括面向大田精准生产技术系统构建、面向果园及设施农业智能化生产技术系统构建、面向动植物周年设施生产高效农业系统构建、面向农产品质量安全全程控制技术体系构建、积极推进农业电子商务等。
