《智慧農(nóng)業(yè)》編委熊本海研究員：大數(shù)據(jù)在畜牧及飼料領(lǐng)域應用技術(shù)新進展（上）

　　01

　　畜牧業(yè)現(xiàn)狀——糧食與飼料（中國）

　　畜牧業(yè)的發(fā)展與糧食安全密不可分，我們國家糧食總量2017年約6.2億噸，其中大約3.1億噸用作飼料糧，即占糧食的50%左右，糧食安全實際上某種程度上轉(zhuǎn)化為飼料安全，直接影響到養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。目前，我國畜牧業(yè)總體上從飼料資源不足、生產(chǎn)效率較低、生產(chǎn)成本較高，逐步轉(zhuǎn)向?qū)H畜產(chǎn)品的高度依賴。例如：2017年，我國進口糧食13,062萬噸，其中大豆進口高達9553萬噸，是國產(chǎn)大豆產(chǎn)量的7.4倍。大豆的副產(chǎn)品——大豆粕是畜牧業(yè)飼料主要的蛋白質(zhì)原料。由于今年的中美貿(mào)易戰(zhàn)導致了大豆從美國進口量僅是往年的10%。到今年一共進口了8300萬噸，主要來自巴西、阿根廷和俄羅斯等。大豆的問題必然涉及到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應用。我國的非轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)量只有1300萬噸左右，2017年進口的轉(zhuǎn)基因大豆是我國自產(chǎn)的7.4倍，這個事實帶來問題的思考不可回避。影響畜牧業(yè)發(fā)展的還有優(yōu)質(zhì)牧草，2017年我國進口優(yōu)質(zhì)苜蓿高達約140萬噸，是2008年進口量的74倍，進口燕麥草達30萬噸，是2012年進口量的18倍。

　　關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)，從全球種植作物面積上，2017年轉(zhuǎn)基因作物有1.898億公頃，是1996年的111.6倍，占全球可耕地面積總量的12.7%;2017年，轉(zhuǎn)基因作物在五大種植國的平均應用率(大豆、玉米、棉花和油菜的平均值)不斷增加，已接近飽和，其中，美國為94.5%、巴西94%、阿根廷約100%、加拿大95%、印度93%。

　　不僅進口糧食，這幾年，在食品安全領(lǐng)域、畜牧業(yè)安全領(lǐng)域也出了一些問題。從國際進口的畜產(chǎn)品量持續(xù)增加，尤其是乳制品的進口量之大超出預期。2017年，我國累計進口生鮮乳667.6萬噸，乳制品247.1萬噸，折合生鮮乳1721萬噸，進口乳及其制品產(chǎn)品折算為生乳的總量高達2388.6萬噸。而2017年國產(chǎn)生乳總量3545萬噸，意味著進口量占消費量約40%左右，外匯支出約176億美元。那么問題就來了，這么大的市場我們?yōu)槭裁匆唤o國際呢?就是因為我們畜牧業(yè)生產(chǎn)的生乳的數(shù)量和品質(zhì)遠遠不能滿足人民生活水平提高以后對產(chǎn)品的需求，我們就需要深入思考，怎么樣利用現(xiàn)代信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能裝備技術(shù)來提升畜牧業(yè)的生產(chǎn)水平。

　　從養(yǎng)殖化過程的精細化管理來講也存在一個問題，比如美國上市白肉雞生產(chǎn)存活率高達96%-97%，我國比較好的養(yǎng)殖企業(yè)的存活率還不到90%。養(yǎng)殖過程中造成了極大土地、飼料、人工的浪費。怎么提升成活率、飼料轉(zhuǎn)化效率，是現(xiàn)代信息型、智能型畜牧業(yè)要解決的問題。

　　從生產(chǎn)成本來講，以玉米為例，美國和巴西每千克玉米成本分別為1.42元和1.16元，勞動力占成本比僅為4%左右。從2006年到2016年，我國玉米每千克成本從0.97元增至2.0元，勞動力占成本比為45%，是其他國家的10倍左右。肉蛋奶成本總體上是其他國家的2~3倍。因此，我們一定要提高養(yǎng)殖業(yè)智能裝備的水平，走精細化畜牧業(yè)的發(fā)展道路，把成本降下來，將品質(zhì)提上去。

　　02

　　人工智能及大數(shù)據(jù)技術(shù)典型應用

　　人工智能在畜牧業(yè)中的應用，就是以感知技術(shù)為切入點來發(fā)展畜牧業(yè)，把經(jīng)驗變?yōu)榭茖W，展開來說就是先進感知技術(shù)、精準飼喂、畜牧業(yè)機器人、畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)在畜牧業(yè)養(yǎng)殖中已經(jīng)有了較多應用。

　　2.1 畜禽養(yǎng)殖先進感知技術(shù)研究

　　動物的健康非常重要，是實施健康養(yǎng)殖的基礎(chǔ)。大家都知道，需要利用感知技術(shù)就可以把這些問題盡可能抹殺在萌芽狀態(tài)，所以可穿戴式芯片即傳感器技術(shù)在畜牧業(yè)有很大的應用空間。可穿戴傳感器的核心技術(shù)包含的內(nèi)容有：傳感器的高度集成與多元化測量，使可穿戴設備集成更多的監(jiān)測功能;傳感器材料開發(fā)與應用，針對不同穿戴部位和不同動物的使用，研發(fā)柔性可穿戴傳感器，提高穿戴設備的易佩戴性;傳感器的低功耗，提高可穿戴設備或傳感器的使用壽命或續(xù)航性，主要針對放牧或者散養(yǎng)的動物等對電量有較高的要求;新型生物傳感器研發(fā)，開展深層次的信息獲取與挖掘能力拓展，不用手術(shù)或者無應激的形式如何獲取動物的生理、生長指標。

　　國內(nèi)也開展了很多的工作，如電子標識，RFID標簽國產(chǎn)化進展加快，目前通過溫度傳感器來獲取奶牛的體溫信息，體溫信息是反映健康的信息重要的指標。通過多項技術(shù)的融合，采用無源應答的方式可以讀取ID及體溫信息。RFID標簽國產(chǎn)化后也大大降低了成本，現(xiàn)在的成本只有原來的1/5到1/10。現(xiàn)在已經(jīng)由塑料標簽逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訕撕?，從低頻到高頻，解決了奶牛、肉牛等經(jīng)濟較好動物的信息檢測問題。在感知應用方面，奶牛是國際上率先應用的焦點，因為奶牛的經(jīng)濟價值很高，產(chǎn)量從幾噸到十幾噸，感知技術(shù)在奶牛養(yǎng)殖中的應用就尤為重要。如三維運動傳感器的應用，這個傳感器能夠檢測奶牛的反芻量和活動量。反芻時間可以反應奶牛的身體狀態(tài)、營養(yǎng)失調(diào)、代謝疾病等問題。感知系統(tǒng)會自動檢測與提醒，時刻關(guān)注奶牛的生理反應。例如，活動量突然增加或者反芻量突然下降，就意味著奶牛有可能發(fā)情了，提醒管理者及時配種。其次，現(xiàn)在機器視覺也應用于豬只的計數(shù)，即財產(chǎn)的動態(tài)管理。只要每天在豬場定時采集圖片，進行豬只數(shù)量的盤點。針對移動財產(chǎn)管理，如牦牛的遠程管理也可以采用特殊的有源芯片去解決。我國的牦牛數(shù)量是1700萬頭，占世界95%。由于牦牛是放牧式管理，牦牛走到哪里無法精確管理?，F(xiàn)在通過芯片的定位示蹤功能，牧民通過手機進行生物最新位置查看、軌跡查看、一鍵導航。監(jiān)管部門可以通過管理員賬戶查看所有牲畜信息以及區(qū)域密度，也可以對草場使用情況進行監(jiān)管。