在田間作業(yè)的“鴻鵠T300” 倪思潔攝

黑土糧倉大河灣戰(zhàn)區(qū)智能決策平臺(tái)所在的大廳 倪思潔攝

陳海華向記者介紹黑土糧倉大河灣戰(zhàn)區(qū)智能決策平臺(tái)。倪思潔攝

張玉成向記者介紹“鴻鵠T300”的性能。倪思潔攝

　　9月，又到了秋收時(shí)節(jié)，內(nèi)蒙古呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)被包圍在一望無際的金色田野里。

　　伴著轟鳴聲，一臺(tái)鮮紅的拖拉機(jī)在已完成秋收的田間往返，演示著翻土、壓地等作業(yè)方式。拖拉機(jī)上沒有人，但幾公里外的人可以在室內(nèi)實(shí)時(shí)看到它的運(yùn)作情況，并隨時(shí)向它下達(dá)新的指令。

　　這臺(tái)無人拖拉機(jī)名叫“鴻鵠T300”，它由中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所（以下簡稱中科院計(jì)算所）牽頭研制，屬于第三代智能農(nóng)機(jī)設(shè)備。9月，它剛剛完成樣機(jī)聯(lián)調(diào)，正式下線。

　　自2021年7月中科院啟動(dòng)“黑土糧倉”科技會(huì)戰(zhàn)起，呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)所在的大河灣地區(qū)就成為會(huì)戰(zhàn)的范區(qū)。與其他示范區(qū)不同，這是唯一一個(gè)由高技術(shù)口單位牽頭的示范區(qū)。也正因如此，短短一年時(shí)間，呼倫貝爾的農(nóng)場里就已經(jīng)展現(xiàn)出現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高級(jí)感。

　　用戰(zhàn)區(qū)理論，為黑土地建設(shè)“診療醫(yī)院”

　　中科院計(jì)算所正高級(jí)工程師、呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)董事長助理張玉成，更習(xí)慣把示范區(qū)稱其為“戰(zhàn)區(qū)”。

　　“大河灣戰(zhàn)區(qū)所處的大興安嶺東南麓區(qū)是我國黑土地的五種典型區(qū)域之一，主要特點(diǎn)是坡崗地多，風(fēng)蝕水蝕嚴(yán)重。這里的黑土耕地，被水和風(fēng)微度侵蝕的占53.5%，輕中度侵蝕的占46.5%。這些年來，黑土耕地的腐質(zhì)層變薄，比第二次土壤普查平均減少10至15厘米，暗棕壤減少15至20厘米，有機(jī)質(zhì)由每公斤68.6克降低到每公斤43.34克，而地表礫石含量卻較30年前增加了近20倍。”張玉成說。

　　在他們眼中，黑土地就像一位病人?！按蠛訛尺@塊黑土地，到底得了什么病？病因是什么？應(yīng)該開出什么樣的處方？通過什么手段來治療？治療的效果怎么樣？就是大河灣示范區(qū)要解決的問題?！睆堄癯烧f。

　　他們產(chǎn)生了一個(gè)想法：把大河灣示戰(zhàn)區(qū)建成“黑土診療醫(yī)院”。

　　在戰(zhàn)區(qū)，就要有戰(zhàn)略。為了建好診療醫(yī)院，來自牽頭單位的中科院計(jì)算所科研人員從軍工任務(wù)中，借用了博伊德循環(huán)理論（OODA）。

　　OODA理論說的是敵對雙方互相較量誰能更快更好地完成“觀察—調(diào)整—決策—行動(dòng)”的循環(huán)程序，雙方都要從觀察開始，觀察自己、觀察環(huán)境和敵人。

　　“對應(yīng)OODA理論，大河灣地區(qū)的黑土地保護(hù)與利用也分成四步——利用多種信息技術(shù)手段來感知黑土地本底數(shù)據(jù)，在信息空間模擬黑土演變與利用方式的變化關(guān)系，給出黑土地保護(hù)與利用的最佳決策，用智能化農(nóng)業(yè)裝備來高效執(zhí)行。”張玉成。

　　打通數(shù)據(jù)流，提升決策系統(tǒng)判斷力

　　位于扎蘭屯市呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)的“大河灣示范區(qū)指揮中心”一層，有一間大廳，幽藍(lán)的燈光讓廳室里充滿科幻味道。廳里有一塊長度超過10米的曲面電子屏，電子屏面前是控制臺(tái)。坐在控制臺(tái)上，無論是大河灣示范區(qū)里的土地、土壤情況，還是智能拖拉機(jī)的運(yùn)作情況，都能盡收眼底。

　　這是能夠根據(jù)大數(shù)據(jù)自主決策的智能決策系統(tǒng)，也是“黑土診療醫(yī)院”的實(shí)際模樣。

　　中科院計(jì)算所高級(jí)工程師、大河灣示范區(qū)負(fù)責(zé)人陳海華介紹，目前，采集、分析、決策、執(zhí)行的四個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流已經(jīng)基本打通，整個(gè)系統(tǒng)正在不斷積累數(shù)據(jù)。

　　“一年來，我們初步摸清了大河灣16.1萬畝黑土本底數(shù)據(jù)，采集建立起連隊(duì)級(jí)、地塊級(jí)、種植作物種類級(jí)、10米乘以10米網(wǎng)格級(jí)的四級(jí)網(wǎng)格體系。初步建立了地塊打分評(píng)價(jià)體系與黑土地演變與利用方式的基本關(guān)系模型庫。初步形成了針對整個(gè)示范區(qū)所有地塊的黑土地保護(hù)與利用決策體系以及針對具體地塊農(nóng)事作業(yè)的決策體系。初步建立了農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的智能作業(yè)體系?！标惡ＨA說。

　　例如，大河灣有一塊編號(hào)為“2隊(duì)9號(hào)”的地，綜合打分過低，黑土質(zhì)量過差。今年，科研人員以“綜合效益不降低的同時(shí)保護(hù)黑土地”為目標(biāo)，利用系統(tǒng)綜合分析了地塊存在的問題，建議生產(chǎn)隊(duì)對這塊地實(shí)行部分休耕，采取四月末種植燕麥，六月末收獲后種植油菜，九月中下旬翻壓還田的方式，增加土壤養(yǎng)分。

　　“我們把‘黑土糧倉’科技會(huì)戰(zhàn)其他示范區(qū)已得到的保護(hù)性耕作經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成了計(jì)算機(jī)語言，還建立了農(nóng)業(yè)專家在線決策與診斷推送系統(tǒng)。”陳海華說，2022年，針對不同的作業(yè)環(huán)節(jié)，決策系統(tǒng)累計(jì)推送建議已100余條，準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上。

　　多兵種協(xié)同，讓農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相融合

　　決策再好，落實(shí)不好也不管用。張玉成想過，倘若將決策直接傳達(dá)給生產(chǎn)隊(duì)，決策能否落地，落實(shí)程度如何，都將成為難以把握的問題。

　　“大多數(shù)情況下，機(jī)器是不會(huì)騙人的?！睆堄癯烧f，正因如此，在保護(hù)黑土地的過程中，他們致力于發(fā)展對黑土地友好的智能化農(nóng)機(jī)。

　　張玉成介紹，目前，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)初步建立農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的智能作業(yè)體系，對大河灣現(xiàn)有的柴油動(dòng)力農(nóng)機(jī)以及農(nóng)機(jī)具進(jìn)行智能化改造，使其可以實(shí)現(xiàn)位置跟蹤、計(jì)畝統(tǒng)計(jì)、油耗監(jiān)測、深耕深松監(jiān)測等。

　　此外，他們還聯(lián)合多家中科院研究所進(jìn)行了一系列智能農(nóng)機(jī)與農(nóng)機(jī)具的測試應(yīng)用。其中，中科院計(jì)算所研制了“鴻鵠”系列智能農(nóng)機(jī)，包括400馬力的“鴻鵠T300”、200馬力“鴻鵠T150”、70馬力“鴻鵠T50”、50馬力的“鴻鵠T30”；中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所研制了可精準(zhǔn)變量作業(yè)的施藥機(jī)；中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心研制了定向分層一次性施肥機(jī)；中國科學(xué)院金屬研究所研制了耐磨五鏵液壓翻轉(zhuǎn)犁以及刀盤類耐磨部件等。

　　“在最后的執(zhí)行環(huán)節(jié)中，智能拖拉機(jī)和土壤能譜探測儀搭載在一起，可以一邊作業(yè)一邊感知探測土壤數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)流向整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)?！睆堄癯烧f。

　　為了用好養(yǎng)好黑土地，科研人員給自己設(shè)定了更高的目標(biāo)?！拔覀冇?jì)劃通過五年項(xiàng)目實(shí)施，實(shí)現(xiàn)3萬畝核心示范區(qū)耕地質(zhì)量提升0.5個(gè)等級(jí)，綜合效益提升10%以上，5000畝新能源智能農(nóng)機(jī)作業(yè)示范區(qū)人力投入減少50%以上。”張玉成說。

　　在推廣方面，他們早已心中有數(shù)?！拔覀冇?jì)劃在兩到三年內(nèi)打造‘大河灣模式’，服務(wù)于大河灣農(nóng)場16.1萬畝黑土地。三到四年實(shí)現(xiàn)對整個(gè)呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)600萬畝耕地與1000萬畝草場的覆蓋。五年內(nèi)，以‘智能農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)+保護(hù)性耕作農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)社會(huì)化服務(wù)’的方式，向蒙東四盟市8000萬畝黑土地全面推廣?！睆堄癯烧f。