“農(nóng)機(jī)下田，我不下田。”3月13日，站在田埂上，身著一襲黑色長(zhǎng)裙、腳穿皮鞋的湖南宏碩生物科技有限公司負(fù)責(zé)人熊姣軍告訴科技日?qǐng)?bào)記者，在專家團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)下，他們現(xiàn)已開啟了“傻瓜式”種田模式。“就像用手機(jī)拍照一樣，并不需要了解光圈、感光度等知識(shí)，只需要按下快門鍵即可完成。”
熊姣軍腳下的這片土地是湖南省益陽(yáng)市大通湖區(qū)再生稻無人智慧農(nóng)場(chǎng)。該農(nóng)場(chǎng)由中國(guó)工程院院士、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文團(tuán)隊(duì)打造，2024年畝產(chǎn)達(dá)1265.28公斤，實(shí)現(xiàn)了“人不下田也能種好地”。
正值春耕時(shí)節(jié)，放眼鄉(xiāng)村沃野，在智能技術(shù)的加持下，無人農(nóng)場(chǎng)的版圖正不斷擴(kuò)大。江蘇省已建成283個(gè)無人農(nóng)場(chǎng)，項(xiàng)目總投入8.72億元；北大荒集團(tuán)建三江分公司無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)模龐大，設(shè)備先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了水旱田各環(huán)節(jié)的大面積無人化作業(yè)……全國(guó)多地已建成的多個(gè)無人農(nóng)場(chǎng)示范項(xiàng)目。
今年中央一號(hào)文件提出，支持發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，拓展人工智能、數(shù)據(jù)、低空等技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景?！度珖?guó)智慧農(nóng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃（2024—2028年）》明確提出，到2026年底，智慧農(nóng)業(yè)公共服務(wù)能力初步形成，探索一批主要作物大面積單產(chǎn)提升智能化解決方案和智慧農(nóng)（牧、漁）場(chǎng)技術(shù)模式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率達(dá)到30%以上。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，無人農(nóng)場(chǎng)智能化技術(shù)創(chuàng)新面臨哪些挑戰(zhàn)？規(guī)模推廣存在哪些障礙？未來的發(fā)力點(diǎn)在哪里？帶著這些問題，記者進(jìn)行了深入采訪。
無人農(nóng)場(chǎng)可大幅提高生產(chǎn)效率
在新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣的廣袤土地上，極飛科技打造的“超級(jí)棉田”無人農(nóng)場(chǎng)，占地3000畝，是一個(gè)集空中機(jī)器人、地面機(jī)器人、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)于一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范項(xiàng)目。
走進(jìn)超級(jí)棉田，幾乎看不到農(nóng)民忙碌的身影，取而代之的是各種智能機(jī)器人在田間地頭穿梭作業(yè)。它們或噴灑農(nóng)藥，或澆水施肥，或巡田監(jiān)測(cè)，一切都在有條不紊地進(jìn)行著。
據(jù)極飛超級(jí)棉田管理者艾海鵬介紹，自2021年運(yùn)營(yíng)以來，超級(jí)棉田無人化率達(dá)到了75%，去年棉花畝產(chǎn)達(dá)到529公斤。
“無人農(nóng)場(chǎng)，采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、機(jī)器人等新一代信息技術(shù)，通過對(duì)農(nóng)場(chǎng)設(shè)施、裝備、機(jī)械等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的無人化作業(yè)。”國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系智能化管理崗位科學(xué)家、北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心研究員吳華瑞告訴記者，建設(shè)無人農(nóng)場(chǎng)的重點(diǎn)在于解放人力，特別是在大規(guī)模種植中，通過機(jī)器替代人完成耕種、管理、采運(yùn)等環(huán)節(jié)。
從2017年開始，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)便開始探索無人農(nóng)場(chǎng)相關(guān)技術(shù)研發(fā)。目前無人蔬菜農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展正逐步從理論驗(yàn)證走向?qū)嶋H應(yīng)用。吳華瑞介紹，他們的團(tuán)隊(duì)在北京、河北、山西等地進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和推廣工作，取得了顯著成效。例如，在山西太谷，團(tuán)隊(duì)利用無人系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了胡蘿卜的種植和采收，大幅提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)的人工采收方式下，一塊200畝的胡蘿卜地需要雇傭二三十人，一天僅能采收兩三畝地。而采用無人系統(tǒng)后，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷作業(yè)，一臺(tái)機(jī)器一天可采收20畝地左右，工作效率是人工的近十倍。
“無人農(nóng)場(chǎng)不僅大幅降低了人工成本，提高了采收速度，還提升了胡蘿卜的產(chǎn)量和質(zhì)量。”吳華瑞說，由于無人系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，減少了對(duì)作物的損傷，因此胡蘿卜的商品性更好，售價(jià)也更高。“據(jù)初步估算，采用無人系統(tǒng)后，每畝地的經(jīng)濟(jì)效益可提高約20%至30%。”吳華瑞說。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院副院長(zhǎng)胡煉是羅錫文團(tuán)隊(duì)的一員。據(jù)他介紹，近年來，隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，水稻無人農(nóng)場(chǎng)的研發(fā)步伐顯著加快。特別是自2018年起，該團(tuán)隊(duì)開始籌備水稻無人農(nóng)場(chǎng)項(xiàng)目，并于2020年在廣州成功示范。此后，水稻無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)迅速推廣，多個(gè)省份紛紛提出建設(shè)規(guī)劃。
胡煉指出，我國(guó)在無人水稻農(nóng)場(chǎng)的研究和應(yīng)用方面已經(jīng)取得了顯著成果，不僅在耕種管收等作業(yè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了無人化，還在插秧、水直播、旱直播等多種種植方式上實(shí)現(xiàn)了無人作業(yè)。目前，無人農(nóng)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)和裝備已經(jīng)形成了完整的配套體系，并在全國(guó)近20個(gè)省份進(jìn)行了示范應(yīng)用。水稻無人農(nóng)場(chǎng)建設(shè)進(jìn)入快車道。
羅錫文強(qiáng)調(diào)，我國(guó)在水稻無人農(nóng)場(chǎng)的技術(shù)和應(yīng)用方面已經(jīng)處于第一梯隊(duì)。未來，無人農(nóng)場(chǎng)有望解決“誰來種地”和“怎么種地”難題。
智能設(shè)備仍需人工兜底
隨著科技的飛速發(fā)展，無人農(nóng)場(chǎng)逐漸成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要方向。然而，關(guān)鍵核心技術(shù)缺乏仍是亟待解決的難題。
當(dāng)前，無人農(nóng)場(chǎng)的核心技術(shù)集中在“耕、種、管、收”四大環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)均存在技術(shù)瓶頸。吳華瑞舉例說，蔬菜無人農(nóng)場(chǎng)的移栽和采收環(huán)節(jié)的機(jī)械化率不足10%。“國(guó)內(nèi)研發(fā)的全自動(dòng)移栽機(jī)漏苗率達(dá)10%—20%，還需人工補(bǔ)苗。”他說，與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相比，國(guó)產(chǎn)農(nóng)機(jī)具的自動(dòng)化成熟度仍有差距。
此外，由于蔬菜種類繁多、生長(zhǎng)環(huán)境各異，實(shí)現(xiàn)蔬菜的全自動(dòng)化采收也存在較大難度。
“比如，現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)采收機(jī)僅能處理單一品類，采收白蘿卜與胡蘿卜需不同機(jī)型。”吳華瑞說，“這不是簡(jiǎn)單的機(jī)械可靠性問題，而是涉及品種宜機(jī)化選育、育苗標(biāo)準(zhǔn)化等系統(tǒng)性問題。”
艾海鵬坦言，盡管超級(jí)棉田在植保、智能灌溉和遙感巡田等方面取得了突破，但在耕種環(huán)節(jié)仍有25%的場(chǎng)景無法實(shí)現(xiàn)完全無人化。其中原因涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)駕駛技術(shù)和播種機(jī)的全自動(dòng)化、輕量化升級(jí)。
“比如，3000畝棉田播種期需2—3人跟機(jī)，核心障礙是播種機(jī)未實(shí)現(xiàn)‘自動(dòng)上種+換膜’，僅通過農(nóng)機(jī)自駕儀提升路徑精度，沒能解決人機(jī)協(xié)同的痛點(diǎn)。”艾海鵬說。
艾海鵬分析，這些技術(shù)的突破不僅需要高額的研發(fā)投入，還需要長(zhǎng)時(shí)間的積累和沉淀。然而，由于農(nóng)業(yè)設(shè)備的研發(fā)周期較長(zhǎng)，且測(cè)試環(huán)境受季節(jié)限制，許多企業(yè)在研發(fā)方面的積極性不高。“更為關(guān)鍵的是，播種機(jī)的全自動(dòng)化升級(jí)需要農(nóng)機(jī)具廠商突破輕量化設(shè)計(jì)和智能供種技術(shù)，這不是一家企業(yè)能完成的。”他說。
目前，國(guó)內(nèi)無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)研發(fā)呈現(xiàn)“單點(diǎn)先進(jìn)、系統(tǒng)薄弱”的特點(diǎn)。
艾海鵬舉例說，遙感無人機(jī)雖能識(shí)別雜草、苗情，但“處方圖”生成依賴經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。如施肥量?jī)H基于葉色指數(shù)，缺乏動(dòng)態(tài)修正的AI模型，農(nóng)戶仍需“人工看苗+機(jī)械作業(yè)”。“未實(shí)現(xiàn)‘數(shù)據(jù)—決策—執(zhí)行’閉環(huán)，導(dǎo)致智能設(shè)備仍需人工兜底。”
羅錫文團(tuán)隊(duì)在廣東河源的千畝示范基地也發(fā)現(xiàn)類似問題，盡管農(nóng)機(jī)能精準(zhǔn)作業(yè)，但缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)的智能傳感器，導(dǎo)致“處方圖”的生成仍需人工干預(yù)。
胡煉認(rèn)為，無人農(nóng)場(chǎng)不僅要實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)，更要實(shí)現(xiàn)智慧化管理。
“未來需要進(jìn)一步加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的突破和熟化，特別是在數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)、智慧化管理等方面。”胡煉說，在施肥環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)通過無人機(jī)搭載自研“感—存—算”一體化作物長(zhǎng)勢(shì)傳感器獲取水稻長(zhǎng)勢(shì)信息，快速生產(chǎn)施肥作業(yè)處方圖，從而實(shí)現(xiàn)變量的精準(zhǔn)施肥。
規(guī)?；茝V還需降低成本、標(biāo)準(zhǔn)先行
極飛科技在新疆尉犁縣建設(shè)的超級(jí)棉田無人農(nóng)場(chǎng)，經(jīng)過4年的運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)量逐年提升，成為棉花種植領(lǐng)域的佼佼者。然而，在推廣過程中，極飛科技也遇到了不少難題。
由于不同地區(qū)的土壤、氣候、作物種類等存在差異，對(duì)智能農(nóng)機(jī)的適應(yīng)性要求較高。極飛科技雖已研發(fā)出多款適應(yīng)不同場(chǎng)景的智能農(nóng)機(jī)，但在推廣過程中需根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際需求進(jìn)行定制化調(diào)整，這無疑增加了推廣的難度和成本。
針對(duì)不同規(guī)模的農(nóng)場(chǎng)，極飛科技已為用戶推出模塊化的解決方案，提供個(gè)性化的產(chǎn)品和服務(wù)。然而，要實(shí)現(xiàn)超級(jí)棉田的規(guī)?；茝V，還需要探索更多新的推廣模式。“如與地方政府、合作社等聯(lián)手，共同推動(dòng)其建設(shè)和發(fā)展。”艾海鵬說。
胡煉坦言，在實(shí)際應(yīng)用中還需要考慮成本、規(guī)?；徒?jīng)濟(jì)性等問題。
首先，在無人農(nóng)機(jī)的投入方面，雖然可以節(jié)省大量的人工成本，但前期的設(shè)備投入會(huì)增加總體成本。像智能拖拉機(jī)、無人植保機(jī)、智能灌溉設(shè)備等，其價(jià)格明顯高于傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)。
其次，無人農(nóng)機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本也不容忽視。雖然無人農(nóng)機(jī)可顯著提高作業(yè)效率和質(zhì)量，但其日常維護(hù)、保養(yǎng)和升級(jí)需要更專業(yè)技術(shù)人員來完成，并支付一定的費(fèi)用。此外，無人農(nóng)機(jī)的作業(yè)效果還受到多種因素的影響，如天氣、土壤、作物生長(zhǎng)狀況等，這也在一定程度上增加了運(yùn)營(yíng)成本和經(jīng)濟(jì)收益的不確定性。
我國(guó)地域遼闊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件復(fù)雜多樣，無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；茝V還需標(biāo)準(zhǔn)先行。為此，胡煉建議將無人農(nóng)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)納入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中。
今年政府工作報(bào)告提出，高質(zhì)量推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。胡煉認(rèn)為，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)水稻等大田作物無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；瘧?yīng)用的基礎(chǔ)條件之一。
“通過統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不僅能實(shí)現(xiàn)無人農(nóng)場(chǎng)與標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田的無縫對(duì)接，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還能促進(jìn)無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)的普及和應(yīng)用。”胡煉建議，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田建設(shè)的投入，推動(dòng)無人農(nóng)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施。
“推進(jìn)無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；€需要加大研發(fā)創(chuàng)新，加快補(bǔ)齊短板。”北京市農(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心主任陳立平建議，相關(guān)部門應(yīng)從智能農(nóng)機(jī)裝備的創(chuàng)新發(fā)展體系構(gòu)建出發(fā)，推出相關(guān)戰(zhàn)略舉措與行動(dòng)計(jì)劃。
這包括加大對(duì)智能農(nóng)機(jī)研發(fā)的資金投入，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)加強(qiáng)合作，共同攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，提升智能農(nóng)機(jī)的自主創(chuàng)新能力。同時(shí)，鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行定制化生產(chǎn)，提高智能農(nóng)機(jī)的適用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。“可借鑒新能源汽車等行業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，制定優(yōu)惠政策、提供購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼、整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈資源，以促進(jìn)我國(guó)無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；l(fā)展。”陳立平說。
“在智能農(nóng)機(jī)推廣過程中，我們還碰到一個(gè)問題，對(duì)于很多智能農(nóng)機(jī)，技術(shù)人員會(huì)用、研究生會(huì)用，但是農(nóng)民不會(huì)用。”羅錫文建議，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民的培訓(xùn)和指導(dǎo)，提高他們對(duì)無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)和接受度。
“不過，未來，我們要讓農(nóng)民像玩手機(jī)、刷視頻一樣，用最簡(jiǎn)單的方法操作和使用智能農(nóng)機(jī)。”羅錫文對(duì)此充滿信心。
專家觀點(diǎn)：無人農(nóng)場(chǎng)很“缺人”
科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛平
無人農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展，正面臨一場(chǎng)“新人才荒”。
北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心研究員吳華瑞在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，我國(guó)蔬菜無人農(nóng)場(chǎng)全自動(dòng)移栽機(jī)漏苗率高，仍需人工補(bǔ)苗，而日本同類設(shè)備因技術(shù)封鎖無法引進(jìn)。“打破國(guó)外技術(shù)壟斷，我們只能自己攻關(guān)，但面臨的困境是，既懂機(jī)械設(shè)計(jì)又懂作物栽培的復(fù)合型人才太缺乏了。”他說。
極飛超級(jí)棉田管理者艾海鵬直言：“無人農(nóng)場(chǎng)的‘無人’是假象，我們其實(shí)比任何時(shí)候都缺人——缺能研發(fā)、操作和維護(hù)這些‘黑科技’的新農(nóng)人。”
無人農(nóng)場(chǎng)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新興領(lǐng)域，其快速發(fā)展離不開專業(yè)人才的支撐，尤其是跨領(lǐng)域人才的支撐。
吳華瑞坦言，目前無人農(nóng)場(chǎng)領(lǐng)域人才匱乏，尤其是既懂人工智能又懂農(nóng)業(yè)的復(fù)合型人才更是稀缺?，F(xiàn)實(shí)情況是，大部分從事無人農(nóng)場(chǎng)研究的人員都來自信息領(lǐng)域或機(jī)器人領(lǐng)域，他們對(duì)農(nóng)業(yè)的了解相對(duì)有限；而農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的人員則對(duì)人工智能和智能裝備技術(shù)不夠熟悉。
“未來無人農(nóng)場(chǎng)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)需注重交叉學(xué)科融合，培養(yǎng)既懂人工智能、機(jī)器人技術(shù)，又熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)律的復(fù)合型人才。”吳華瑞建議，高校設(shè)立智能裝備、智能控制、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等細(xì)分專業(yè)方向，強(qiáng)化校企合作，推動(dòng)理論與實(shí)踐結(jié)合。同時(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)教育階段的科普教育，通過參觀示范基地、參與科研項(xiàng)目等方式，激發(fā)青少年對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的興趣。此外，完善職業(yè)教育體系，培養(yǎng)一線技術(shù)操作與設(shè)備維護(hù)人才，確保先進(jìn)技術(shù)在田間地頭的落地應(yīng)用。
“現(xiàn)有農(nóng)機(jī)具廠商多為民營(yíng)企業(yè)，研發(fā)周期長(zhǎng)、成本高，缺乏具備創(chuàng)新能力的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。”在艾海鵬看來，無人農(nóng)場(chǎng)的推廣更需要技術(shù)適應(yīng)型人才。人才的培養(yǎng)應(yīng)聚焦于模塊化技術(shù)應(yīng)用能力和數(shù)字化管理思維。
他建議，企業(yè)與高校聯(lián)合開發(fā)課程，通過實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)提升技術(shù)人員對(duì)無人機(jī)、灌溉系統(tǒng)等智能設(shè)備的操作與維護(hù)能力。同時(shí)，注重場(chǎng)景化教學(xué)，依托示范農(nóng)場(chǎng)開展全流程實(shí)踐，幫助技術(shù)人員理解無人化管理的核心邏輯。此外，需加強(qiáng)新農(nóng)人培訓(xùn)，引導(dǎo)農(nóng)戶轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，掌握遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等數(shù)字化技能，推動(dòng)技術(shù)與生產(chǎn)的深度融合。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)已將“農(nóng)業(yè)機(jī)器人”設(shè)為必修課，學(xué)生們不僅要編程調(diào)試導(dǎo)航算法，也要下田插秧。“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)早已不是面朝黃土背朝天了。”該校工程學(xué)院副院長(zhǎng)胡煉指著三維農(nóng)場(chǎng)模型說，“未來的新農(nóng)人，得會(huì)用衛(wèi)星數(shù)據(jù)規(guī)劃耕種，用AI、大數(shù)據(jù)防病蟲害、預(yù)測(cè)產(chǎn)量。”
“無人農(nóng)場(chǎng)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)需圍繞數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)和智能化管理四大核心技術(shù)開展。”胡煉建議，通過國(guó)家項(xiàng)目牽引，鼓勵(lì)科研團(tuán)隊(duì)與企業(yè)合作，在實(shí)踐中培養(yǎng)科研人員解決復(fù)雜問題的能力，如農(nóng)田環(huán)境感知、智能決策模型、智能農(nóng)機(jī)裝備開發(fā)等，為無人農(nóng)場(chǎng)的規(guī)?；茝V提供人才儲(chǔ)備。
“當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展比以往任何時(shí)候都更加需要科技的支撐，需要年輕人的力量。”中國(guó)工程院院士羅錫文呼吁，“我想以我的親身經(jīng)歷對(duì)所有選擇農(nóng)業(yè)事業(yè)的年輕人說，要深入農(nóng)村、扎根基層，唯有深入田間地頭，親身體驗(yàn)農(nóng)耕的艱辛，方能洞悉農(nóng)民的真實(shí)需求，準(zhǔn)確評(píng)估技術(shù)在田間的實(shí)際效能。”
“農(nóng)機(jī)下田，我不下田。”3月13日，站在田埂上，身著一襲黑色長(zhǎng)裙、腳穿皮鞋的湖南宏碩生物科技有限公司負(fù)責(zé)人熊姣軍告訴科技日?qǐng)?bào)記者，在專家團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)下，他們現(xiàn)已開啟了“傻瓜式”種田模式。“就像用手機(jī)拍照一樣，并不需要了解光圈、感光度等知識(shí)，只需要按下快門鍵即可完成。”
熊姣軍腳下的這片土地是湖南省益陽(yáng)市大通湖區(qū)再生稻無人智慧農(nóng)場(chǎng)。該農(nóng)場(chǎng)由中國(guó)工程院院士、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文團(tuán)隊(duì)打造，2024年畝產(chǎn)達(dá)1265.28公斤，實(shí)現(xiàn)了“人不下田也能種好地”。
正值春耕時(shí)節(jié)，放眼鄉(xiāng)村沃野，在智能技術(shù)的加持下，無人農(nóng)場(chǎng)的版圖正不斷擴(kuò)大。江蘇省已建成283個(gè)無人農(nóng)場(chǎng)，項(xiàng)目總投入8.72億元；北大荒集團(tuán)建三江分公司無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)模龐大，設(shè)備先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了水旱田各環(huán)節(jié)的大面積無人化作業(yè)……全國(guó)多地已建成的多個(gè)無人農(nóng)場(chǎng)示范項(xiàng)目。
今年中央一號(hào)文件提出，支持發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，拓展人工智能、數(shù)據(jù)、低空等技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景?！度珖?guó)智慧農(nóng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃（2024—2028年）》明確提出，到2026年底，智慧農(nóng)業(yè)公共服務(wù)能力初步形成，探索一批主要作物大面積單產(chǎn)提升智能化解決方案和智慧農(nóng)（牧、漁）場(chǎng)技術(shù)模式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率達(dá)到30%以上。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，無人農(nóng)場(chǎng)智能化技術(shù)創(chuàng)新面臨哪些挑戰(zhàn)？規(guī)模推廣存在哪些障礙？未來的發(fā)力點(diǎn)在哪里？帶著這些問題，記者進(jìn)行了深入采訪。
無人農(nóng)場(chǎng)可大幅提高生產(chǎn)效率
在新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣的廣袤土地上，極飛科技打造的“超級(jí)棉田”無人農(nóng)場(chǎng)，占地3000畝，是一個(gè)集空中機(jī)器人、地面機(jī)器人、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)于一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范項(xiàng)目。
走進(jìn)超級(jí)棉田，幾乎看不到農(nóng)民忙碌的身影，取而代之的是各種智能機(jī)器人在田間地頭穿梭作業(yè)。它們或噴灑農(nóng)藥，或澆水施肥，或巡田監(jiān)測(cè)，一切都在有條不紊地進(jìn)行著。
據(jù)極飛超級(jí)棉田管理者艾海鵬介紹，自2021年運(yùn)營(yíng)以來，超級(jí)棉田無人化率達(dá)到了75%，去年棉花畝產(chǎn)達(dá)到529公斤。
“無人農(nóng)場(chǎng)，采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、機(jī)器人等新一代信息技術(shù)，通過對(duì)農(nóng)場(chǎng)設(shè)施、裝備、機(jī)械等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的無人化作業(yè)。”國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系智能化管理崗位科學(xué)家、北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心研究員吳華瑞告訴記者，建設(shè)無人農(nóng)場(chǎng)的重點(diǎn)在于解放人力，特別是在大規(guī)模種植中，通過機(jī)器替代人完成耕種、管理、采運(yùn)等環(huán)節(jié)。
從2017年開始，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)便開始探索無人農(nóng)場(chǎng)相關(guān)技術(shù)研發(fā)。目前無人蔬菜農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展正逐步從理論驗(yàn)證走向?qū)嶋H應(yīng)用。吳華瑞介紹，他們的團(tuán)隊(duì)在北京、河北、山西等地進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和推廣工作，取得了顯著成效。例如，在山西太谷，團(tuán)隊(duì)利用無人系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了胡蘿卜的種植和采收，大幅提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)的人工采收方式下，一塊200畝的胡蘿卜地需要雇傭二三十人，一天僅能采收兩三畝地。而采用無人系統(tǒng)后，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷作業(yè)，一臺(tái)機(jī)器一天可采收20畝地左右，工作效率是人工的近十倍。
“無人農(nóng)場(chǎng)不僅大幅降低了人工成本，提高了采收速度，還提升了胡蘿卜的產(chǎn)量和質(zhì)量。”吳華瑞說，由于無人系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，減少了對(duì)作物的損傷，因此胡蘿卜的商品性更好，售價(jià)也更高。“據(jù)初步估算，采用無人系統(tǒng)后，每畝地的經(jīng)濟(jì)效益可提高約20%至30%。”吳華瑞說。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院副院長(zhǎng)胡煉是羅錫文團(tuán)隊(duì)的一員。據(jù)他介紹，近年來，隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，水稻無人農(nóng)場(chǎng)的研發(fā)步伐顯著加快。特別是自2018年起，該團(tuán)隊(duì)開始籌備水稻無人農(nóng)場(chǎng)項(xiàng)目，并于2020年在廣州成功示范。此后，水稻無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)迅速推廣，多個(gè)省份紛紛提出建設(shè)規(guī)劃。
胡煉指出，我國(guó)在無人水稻農(nóng)場(chǎng)的研究和應(yīng)用方面已經(jīng)取得了顯著成果，不僅在耕種管收等作業(yè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了無人化，還在插秧、水直播、旱直播等多種種植方式上實(shí)現(xiàn)了無人作業(yè)。目前，無人農(nóng)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)和裝備已經(jīng)形成了完整的配套體系，并在全國(guó)近20個(gè)省份進(jìn)行了示范應(yīng)用。水稻無人農(nóng)場(chǎng)建設(shè)進(jìn)入快車道。
羅錫文強(qiáng)調(diào)，我國(guó)在水稻無人農(nóng)場(chǎng)的技術(shù)和應(yīng)用方面已經(jīng)處于第一梯隊(duì)。未來，無人農(nóng)場(chǎng)有望解決“誰來種地”和“怎么種地”難題。
智能設(shè)備仍需人工兜底
隨著科技的飛速發(fā)展，無人農(nóng)場(chǎng)逐漸成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要方向。然而，關(guān)鍵核心技術(shù)缺乏仍是亟待解決的難題。
當(dāng)前，無人農(nóng)場(chǎng)的核心技術(shù)集中在“耕、種、管、收”四大環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)均存在技術(shù)瓶頸。吳華瑞舉例說，蔬菜無人農(nóng)場(chǎng)的移栽和采收環(huán)節(jié)的機(jī)械化率不足10%。“國(guó)內(nèi)研發(fā)的全自動(dòng)移栽機(jī)漏苗率達(dá)10%—20%，還需人工補(bǔ)苗。”他說，與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相比，國(guó)產(chǎn)農(nóng)機(jī)具的自動(dòng)化成熟度仍有差距。
此外，由于蔬菜種類繁多、生長(zhǎng)環(huán)境各異，實(shí)現(xiàn)蔬菜的全自動(dòng)化采收也存在較大難度。
“比如，現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)采收機(jī)僅能處理單一品類，采收白蘿卜與胡蘿卜需不同機(jī)型。”吳華瑞說，“這不是簡(jiǎn)單的機(jī)械可靠性問題，而是涉及品種宜機(jī)化選育、育苗標(biāo)準(zhǔn)化等系統(tǒng)性問題。”
艾海鵬坦言，盡管超級(jí)棉田在植保、智能灌溉和遙感巡田等方面取得了突破，但在耕種環(huán)節(jié)仍有25%的場(chǎng)景無法實(shí)現(xiàn)完全無人化。其中原因涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)駕駛技術(shù)和播種機(jī)的全自動(dòng)化、輕量化升級(jí)。
“比如，3000畝棉田播種期需2—3人跟機(jī)，核心障礙是播種機(jī)未實(shí)現(xiàn)‘自動(dòng)上種+換膜’，僅通過農(nóng)機(jī)自駕儀提升路徑精度，沒能解決人機(jī)協(xié)同的痛點(diǎn)。”艾海鵬說。
艾海鵬分析，這些技術(shù)的突破不僅需要高額的研發(fā)投入，還需要長(zhǎng)時(shí)間的積累和沉淀。然而，由于農(nóng)業(yè)設(shè)備的研發(fā)周期較長(zhǎng)，且測(cè)試環(huán)境受季節(jié)限制，許多企業(yè)在研發(fā)方面的積極性不高。“更為關(guān)鍵的是，播種機(jī)的全自動(dòng)化升級(jí)需要農(nóng)機(jī)具廠商突破輕量化設(shè)計(jì)和智能供種技術(shù)，這不是一家企業(yè)能完成的。”他說。
目前，國(guó)內(nèi)無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)研發(fā)呈現(xiàn)“單點(diǎn)先進(jìn)、系統(tǒng)薄弱”的特點(diǎn)。
艾海鵬舉例說，遙感無人機(jī)雖能識(shí)別雜草、苗情，但“處方圖”生成依賴經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。如施肥量?jī)H基于葉色指數(shù)，缺乏動(dòng)態(tài)修正的AI模型，農(nóng)戶仍需“人工看苗+機(jī)械作業(yè)”。“未實(shí)現(xiàn)‘數(shù)據(jù)—決策—執(zhí)行’閉環(huán)，導(dǎo)致智能設(shè)備仍需人工兜底。”
羅錫文團(tuán)隊(duì)在廣東河源的千畝示范基地也發(fā)現(xiàn)類似問題，盡管農(nóng)機(jī)能精準(zhǔn)作業(yè)，但缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)的智能傳感器，導(dǎo)致“處方圖”的生成仍需人工干預(yù)。
胡煉認(rèn)為，無人農(nóng)場(chǎng)不僅要實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)，更要實(shí)現(xiàn)智慧化管理。
“未來需要進(jìn)一步加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的突破和熟化，特別是在數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)、智慧化管理等方面。”胡煉說，在施肥環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)通過無人機(jī)搭載自研“感—存—算”一體化作物長(zhǎng)勢(shì)傳感器獲取水稻長(zhǎng)勢(shì)信息，快速生產(chǎn)施肥作業(yè)處方圖，從而實(shí)現(xiàn)變量的精準(zhǔn)施肥。
規(guī)?；茝V還需降低成本、標(biāo)準(zhǔn)先行
極飛科技在新疆尉犁縣建設(shè)的超級(jí)棉田無人農(nóng)場(chǎng)，經(jīng)過4年的運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)量逐年提升，成為棉花種植領(lǐng)域的佼佼者。然而，在推廣過程中，極飛科技也遇到了不少難題。
由于不同地區(qū)的土壤、氣候、作物種類等存在差異，對(duì)智能農(nóng)機(jī)的適應(yīng)性要求較高。極飛科技雖已研發(fā)出多款適應(yīng)不同場(chǎng)景的智能農(nóng)機(jī)，但在推廣過程中需根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際需求進(jìn)行定制化調(diào)整，這無疑增加了推廣的難度和成本。
針對(duì)不同規(guī)模的農(nóng)場(chǎng)，極飛科技已為用戶推出模塊化的解決方案，提供個(gè)性化的產(chǎn)品和服務(wù)。然而，要實(shí)現(xiàn)超級(jí)棉田的規(guī)模化推廣，還需要探索更多新的推廣模式。“如與地方政府、合作社等聯(lián)手，共同推動(dòng)其建設(shè)和發(fā)展。”艾海鵬說。
胡煉坦言，在實(shí)際應(yīng)用中還需要考慮成本、規(guī)?；徒?jīng)濟(jì)性等問題。
首先，在無人農(nóng)機(jī)的投入方面，雖然可以節(jié)省大量的人工成本，但前期的設(shè)備投入會(huì)增加總體成本。像智能拖拉機(jī)、無人植保機(jī)、智能灌溉設(shè)備等，其價(jià)格明顯高于傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)。
其次，無人農(nóng)機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本也不容忽視。雖然無人農(nóng)機(jī)可顯著提高作業(yè)效率和質(zhì)量，但其日常維護(hù)、保養(yǎng)和升級(jí)需要更專業(yè)技術(shù)人員來完成，并支付一定的費(fèi)用。此外，無人農(nóng)機(jī)的作業(yè)效果還受到多種因素的影響，如天氣、土壤、作物生長(zhǎng)狀況等，這也在一定程度上增加了運(yùn)營(yíng)成本和經(jīng)濟(jì)收益的不確定性。
我國(guó)地域遼闊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件復(fù)雜多樣，無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；茝V還需標(biāo)準(zhǔn)先行。為此，胡煉建議將無人農(nóng)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)納入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中。
今年政府工作報(bào)告提出，高質(zhì)量推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。胡煉認(rèn)為，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)水稻等大田作物無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；瘧?yīng)用的基礎(chǔ)條件之一。
“通過統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不僅能實(shí)現(xiàn)無人農(nóng)場(chǎng)與標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田的無縫對(duì)接，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還能促進(jìn)無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)的普及和應(yīng)用。”胡煉建議，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田建設(shè)的投入，推動(dòng)無人農(nóng)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施。
“推進(jìn)無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)?；?，還需要加大研發(fā)創(chuàng)新，加快補(bǔ)齊短板。”北京市農(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心主任陳立平建議，相關(guān)部門應(yīng)從智能農(nóng)機(jī)裝備的創(chuàng)新發(fā)展體系構(gòu)建出發(fā)，推出相關(guān)戰(zhàn)略舉措與行動(dòng)計(jì)劃。
這包括加大對(duì)智能農(nóng)機(jī)研發(fā)的資金投入，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)加強(qiáng)合作，共同攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，提升智能農(nóng)機(jī)的自主創(chuàng)新能力。同時(shí)，鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行定制化生產(chǎn)，提高智能農(nóng)機(jī)的適用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。“可借鑒新能源汽車等行業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，制定優(yōu)惠政策、提供購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼、整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈資源，以促進(jìn)我國(guó)無人農(nóng)場(chǎng)規(guī)模化發(fā)展。”陳立平說。
“在智能農(nóng)機(jī)推廣過程中，我們還碰到一個(gè)問題，對(duì)于很多智能農(nóng)機(jī)，技術(shù)人員會(huì)用、研究生會(huì)用，但是農(nóng)民不會(huì)用。”羅錫文建議，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民的培訓(xùn)和指導(dǎo)，提高他們對(duì)無人農(nóng)場(chǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)和接受度。
“不過，未來，我們要讓農(nóng)民像玩手機(jī)、刷視頻一樣，用最簡(jiǎn)單的方法操作和使用智能農(nóng)機(jī)。”羅錫文對(duì)此充滿信心。
專家觀點(diǎn)：無人農(nóng)場(chǎng)很“缺人”
科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛平
無人農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展，正面臨一場(chǎng)“新人才荒”。
北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心研究員吳華瑞在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，我國(guó)蔬菜無人農(nóng)場(chǎng)全自動(dòng)移栽機(jī)漏苗率高，仍需人工補(bǔ)苗，而日本同類設(shè)備因技術(shù)封鎖無法引進(jìn)。“打破國(guó)外技術(shù)壟斷，我們只能自己攻關(guān)，但面臨的困境是，既懂機(jī)械設(shè)計(jì)又懂作物栽培的復(fù)合型人才太缺乏了。”他說。
極飛超級(jí)棉田管理者艾海鵬直言：“無人農(nóng)場(chǎng)的‘無人’是假象，我們其實(shí)比任何時(shí)候都缺人——缺能研發(fā)、操作和維護(hù)這些‘黑科技’的新農(nóng)人。”
無人農(nóng)場(chǎng)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新興領(lǐng)域，其快速發(fā)展離不開專業(yè)人才的支撐，尤其是跨領(lǐng)域人才的支撐。
吳華瑞坦言，目前無人農(nóng)場(chǎng)領(lǐng)域人才匱乏，尤其是既懂人工智能又懂農(nóng)業(yè)的復(fù)合型人才更是稀缺?，F(xiàn)實(shí)情況是，大部分從事無人農(nóng)場(chǎng)研究的人員都來自信息領(lǐng)域或機(jī)器人領(lǐng)域，他們對(duì)農(nóng)業(yè)的了解相對(duì)有限；而農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的人員則對(duì)人工智能和智能裝備技術(shù)不夠熟悉。
“未來無人農(nóng)場(chǎng)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)需注重交叉學(xué)科融合，培養(yǎng)既懂人工智能、機(jī)器人技術(shù)，又熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)律的復(fù)合型人才。”吳華瑞建議，高校設(shè)立智能裝備、智能控制、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等細(xì)分專業(yè)方向，強(qiáng)化校企合作，推動(dòng)理論與實(shí)踐結(jié)合。同時(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)教育階段的科普教育，通過參觀示范基地、參與科研項(xiàng)目等方式，激發(fā)青少年對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的興趣。此外，完善職業(yè)教育體系，培養(yǎng)一線技術(shù)操作與設(shè)備維護(hù)人才，確保先進(jìn)技術(shù)在田間地頭的落地應(yīng)用。
“現(xiàn)有農(nóng)機(jī)具廠商多為民營(yíng)企業(yè)，研發(fā)周期長(zhǎng)、成本高，缺乏具備創(chuàng)新能力的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。”在艾海鵬看來，無人農(nóng)場(chǎng)的推廣更需要技術(shù)適應(yīng)型人才。人才的培養(yǎng)應(yīng)聚焦于模塊化技術(shù)應(yīng)用能力和數(shù)字化管理思維。
他建議，企業(yè)與高校聯(lián)合開發(fā)課程，通過實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)提升技術(shù)人員對(duì)無人機(jī)、灌溉系統(tǒng)等智能設(shè)備的操作與維護(hù)能力。同時(shí)，注重場(chǎng)景化教學(xué)，依托示范農(nóng)場(chǎng)開展全流程實(shí)踐，幫助技術(shù)人員理解無人化管理的核心邏輯。此外，需加強(qiáng)新農(nóng)人培訓(xùn)，引導(dǎo)農(nóng)戶轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，掌握遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等數(shù)字化技能，推動(dòng)技術(shù)與生產(chǎn)的深度融合。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)已將“農(nóng)業(yè)機(jī)器人”設(shè)為必修課，學(xué)生們不僅要編程調(diào)試導(dǎo)航算法，也要下田插秧。“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)早已不是面朝黃土背朝天了。”該校工程學(xué)院副院長(zhǎng)胡煉指著三維農(nóng)場(chǎng)模型說，“未來的新農(nóng)人，得會(huì)用衛(wèi)星數(shù)據(jù)規(guī)劃耕種，用AI、大數(shù)據(jù)防病蟲害、預(yù)測(cè)產(chǎn)量。”
“無人農(nóng)場(chǎng)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)需圍繞數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)和智能化管理四大核心技術(shù)開展。”胡煉建議，通過國(guó)家項(xiàng)目牽引，鼓勵(lì)科研團(tuán)隊(duì)與企業(yè)合作，在實(shí)踐中培養(yǎng)科研人員解決復(fù)雜問題的能力，如農(nóng)田環(huán)境感知、智能決策模型、智能農(nóng)機(jī)裝備開發(fā)等，為無人農(nóng)場(chǎng)的規(guī)?；茝V提供人才儲(chǔ)備。
“當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展比以往任何時(shí)候都更加需要科技的支撐，需要年輕人的力量。”中國(guó)工程院院士羅錫文呼吁，“我想以我的親身經(jīng)歷對(duì)所有選擇農(nóng)業(yè)事業(yè)的年輕人說，要深入農(nóng)村、扎根基層，唯有深入田間地頭，親身體驗(yàn)農(nóng)耕的艱辛，方能洞悉農(nóng)民的真實(shí)需求，準(zhǔn)確評(píng)估技術(shù)在田間的實(shí)際效能。”
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