科技革命、颠覆性技术与智慧农业

2022 年 12 月 第 4 卷 第 4 期 智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） Smart Agriculture Dec. 2022 Vol. 4, No. 4
doi ： 10.12133/j.smartag.SA202205002
科 技 革 命 、 颠 覆 性 技 术 与 智 慧 农 业

1 ， 2 1
胡 瑞 法 ， 刘 万 嘉 文
（1. 北 京 理 工 大 学 管 理 与 经 济 学 院 ， 北 京 100081 ； 2. 北 京 理 工 大 学 长 三 角 研 究 院 （ 嘉 兴 ） ， 浙 江 嘉 兴 314000 ）
摘 要 ： 本 文 首 先 阐 述 了 科 技 革 命 的 概 念 与 满 足 条 件 ， 提 出 并 分 析 了 内 生 及 外 生 农 业 颠 覆 性 技 术 及 其 差 异 ，
特 别 是 提 出 了 跨 界 技 术 的 概 念 并 论 证 了 其 对 农 业 科 技 进 步 的 外 生 影 响 。 然 后 分 析 了 作 为 跨 界 技 术 的 集 大 成
者 — — 智 慧 农 业 技 术 的 特 点 ， 智 慧 农 业 对 传 统 农 业 生 产 技 术 与 生 产 方 式 的 替 代 以 及 智 慧 农 业 与 农 村 经 济 转
型 的 关 系 。 在 此 基 础 上 讨 论 了 中 国 智 慧 农 业 发 展 所 面 临 的 问 题 。 最 后 有 针 对 性 地 提 出 了 促 进 颠 覆 性 技 术 创
新 和 智 慧 农 业 发 展 的 政 策 建 议 ， 包 括 加 强 关 键 颠 覆 性 核 心 技 术 研 发 、 改 革 现 有 的 农 业 高 等 教 育 体 系 、 推 动
跨 界 技 术 的 农 业 产 业 化 研 发 以 及 在 高 标 准 农 田 及 规 模 化 养 殖 场 实 施 智 慧 农 业 生 产 等 。
关 键 词 ： 科 技 革 命 ； 颠 覆 性 技 术 ； 跨 界 技 术 ； 智 慧 农 业
中 图 分 类 号 ： S-01 文 献 标 志 码 ： A 文 章 编 号 ： SA202205002
引 用 格 式 ： 胡 瑞 法, 刘 万 嘉 文 . 科 技 革 命 、 颠 覆 性 技 术 与 智 慧 农 业[J]. 智 慧 农 业( 中 英 文), 2022, 4(4): 138-143.
HU Ruifa, LIU Wanjiawen. Technological revolution, disruptive technology and smart agriculture[J]. Smart Agricul ‐
ture, 2022, 4(4): 138-143. (in Chinese with English abstract)
点 ， 智 慧 农 业 对 传 统 农 业 生 产 技 术 与 生 产 方 式 的
1 引 言
替 代 作 用 以 及 智 慧 农 业 与 农 村 经 济 转 型 的 关 系 。
20 世 纪 90 年 代 以 来 ， 伴 随 着 席 卷 全 球 的 转
在 此 基 础 上 讨 论 了 中 国 智 慧 农 业 发 展 所 面 临 的 问
基 因 农 作 物 快 速 发 展 及 商 业 化 应 用 ， 中 国 一 些 报
题 。 最 后 有 针 对 性 地 提 出 了 促 进 颠 覆 性 技 术 创 新
刊 和 政 府 文 件 中 频 繁 出 现 “ 新 的 农 业 科 技 革 命 ”
和 智 慧 农 业 发 展 的 政 策 建 议 。
［1 ］
一 词 。 然 而 ， 人 们 发 现 ， 除 了 替 代 原 有 常 规 品
种 的 转 基 因 农 作 物 新 品 种 外 ， 颠 覆 整 个 农 业 技 术
2 农 业 科 技 革 命 、 颠 覆 性 技 术 与 科
体 系 或 生 产 方 式 的 “ 科 技 革 命 ” 并 未 出 现 。 本 文
技 进 步
在 分 析 科 技 革 命 特 征 的 基 础 上 ， 就 现 代 智 慧 农 业
科 技 革 命 是 指 随 着 某 项 关 键 核 心 技 术 的 发 明
技 术 等 进 行 分 析 ， 在 此 基 础 上 提 出 未 来 农 业 科 技
与 创 新 ， 带 动 了 全 人 类 主 要 领 域 技 术 以 及 与 之 相
革 命 的 发 展 方 向 ， 以 及 中 国 针 对 智 慧 农 业 技 术 创
关 的 生 产 与 生 活 方 式 的 全 面 的 、 根 本 性 的 变 革 。
新 和 发 展 应 采 用 的 政 策 保 障 。
研 究 者 们 将 蒸 汽 机 的 发 明 、 电 力 的 发 现 、 电 子 信
本 文 分 为 四 部 分 。 首 先 概 述 了 科 技 革 命 的 概
息 技 术 等 关 键 颠 覆 性 核 心 技 术 的 发 明 所 引 起 的 技
念 及 其 满 足 条 件 ， 分 别 分 析 农 业 内 生 及 外 生 颠 覆
术 体 系 与 生 产 生 活 方 式 变 化 称 之 为 近 代 史 上 的 三
性 技 术 及 其 差 异 ， 特 别 是 在 跨 界 技 术 对 农 业 科 技
［2 ］
进 步 的 外 生 影 响 。 然 后 分 析 了 智 慧 农 业 技 术 的 特 次 科 技 革 命 。 科 技 革 命 必 须 满 足 三 个 条 件 ： 一
收 稿 日 期 ：2022-05-09
基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 国 际 合 作 项 目 （71661147002 ）

通 信 作 者 ： 胡 瑞 法 （1960 － ） ， 男 ， 博 士 ， 教 授 ， 研 究 方 向 为 农 业 科 技 政 策 。E-mail ：[e-mail]. 4, No. 4 胡 瑞 法 等 ： 科 技 革 命 、 颠 覆 性 技 术 与 智 慧 农 业
139
是 关 键 颠 覆 性 核 心 技 术 的 直 接 应 用 所 带 来 的 产 颠 覆 性 核 心 技 术 不 一 定 属 于 科 技 革 命 核 心 技 术 。
业 、 生 产 方 式 或 者 生 活 方 式 的 改 变 ； 二 是 伴 随 该 例 如 ，20 世 纪 90 年 代 开 始 商 业 化 种 植 的 转 基 因
项 关 键 颠 覆 性 核 心 技 术 创 新 的 应 用 ， 与 之 相 关 的 作 物 品 种 技 术 ， 则 是 农 业 内 部 为 了 解 决 病 虫 害 防
系 列 技 术 产 生 替 代 原 有 技 术 的 创 新 ， 这 些 全 新 的 治 问 题 而 诱 导 产 生 的 技 术 ， 拥 有 替 代 其 他 品 种 技
技 术 将 成 为 该 产 业 的 主 要 生 产 技 术 或 者 技 术 体 系 术 的 潜 力 ， 但 由 于 该 技 术 并 未 从 根 本 上 改 变 原 有
的 一 部 分 ； 三 是 关 键 颠 覆 性 核 心 技 术 的 应 用 使 原 的 技 术 体 系 或 生 产 方 式 ， 因 此 属 于 单 项 颠 覆 性 技
有 的 产 业 技 术 已 无 法 适 应 产 业 生 产 的 需 要 ， 必 须 术 ， 并 属 于 非 科 技 革 命 关 键 核 心 技 术 。
进 行 针 对 这 些 关 键 核 心 技 术 的 全 新 技 术 创 新 以 适 与 内 生 的 颠 覆 性 技 术 不 同 ， 跨 界 应 用 的 关 键
应 产 业 生 产 需 要 。 颠 覆 性 核 心 技 术 来 自 非 农 业 领 域 。 在 农 业 生 产 中
农 业 科 技 革 命 是 指 应 用 于 农 业 生 产 的 关 键 颠 引 入 该 项 技 术 后 ， 由 于 其 有 突 破 性 提 高 农 业 生 产
覆 性 核 心 技 术 创 新 带 动 生 产 上 所 采 用 的 系 列 技 术 效 率 的 特 征 ， 从 而 推 动 原 有 技 术 与 技 术 体 系 的 更
创 新 的 过 程 。 例 如 ， 随 着 作 物 矮 秆 抗 倒 伏 品 种 的 新 ， 甚 至 改 变 原 有 生 产 方 式 或 生 活 方 式 。 由 于 这
发 明 与 推 广 ， 这 一 关 键 核 心 技 术 带 来 了 机 械 技 术 类 技 术 来 自 非 农 业 领 域 ， 因 此 其 跨 界 引 入 所 引 起
的 广 泛 采 用 ， 从 而 推 动 了 作 物 生 产 方 式 的 变 化 ； 的 原 有 农 业 技 术 及 技 术 体 系 的 变 化 是 外 生 推 动
而 伴 随 着 矮 秆 耐 肥 品 种 的 广 泛 种 植 ， 使 增 加 化 肥 的 ， 即 所 推 动 的 科 技 革 命 为 外 生 的 。 例 如 ， 随 着
施 用 量 以 提 高 作 物 产 量 成 为 可 能 ， 从 而 出 现 了 化 智 慧 传 感 器 技 术 的 发 展 及 其 在 农 业 生 产 中 的 应
肥 技 术 对 农 家 肥 技 术 的 替 代 ； 同 时 ， 随 着 施 肥 技 用 ， 其 将 从 根 本 上 改 变 农 业 生 产 上 靠 经 验 及 肉 眼
术 增 加 和 提 高 作 物 单 位 面 积 产 量 所 采 取 的 增 加 灌 观 察 从 事 农 业 操 作 的 生 产 方 式 ， 相 应 地 推 动 灌
溉 等 措 施 ， 引 起 了 农 作 物 病 虫 害 的 增 加 ， 防 治 这 溉 、 施 肥 、 收 获 技 术 的 智 能 化 改 造 与 农 业 生 产 的
些 病 虫 害 推 动 的 病 虫 害 防 治 技 术 的 创 新 等 。 工 厂 化 操 作 。 这 种 跨 界 技 术 在 农 业 上 的 应 用 完 全
农 业 科 技 革 命 的 关 键 颠 覆 性 核 心 技 术 可 以 是 是 外 生 推 动 的 科 技 革 命 。 值 得 关 注 的 是 ， 跨 界 应
农 业 内 部 产 生 的 内 生 颠 覆 性 技 术 ， 也 可 以 是 外 生 用 的 外 生 技 术 也 可 能 是 单 项 的 非 科 技 革 命 关 键 核
的 跨 界 应 用 的 新 技 术 。 农 业 内 部 产 生 的 内 生 颠 覆 心 技 术 。 例 如 ， 塑 料 薄 膜 技 术 在 农 业 上 的 应 用 显
性 技 术 是 指 可 以 从 根 本 上 改 变 原 有 技 术 的 技 术 指 著 增 长 了 农 作 物 的 产 量 ， 并 为 设 施 农 业 的 发 展 提
标 ， 如 生 产 率 的 提 高 等 ， 颠 覆 原 有 技 术 采 用 的 经 供 了 可 能 性 。 然 而 这 项 跨 界 技 术 是 单 项 的 ， 并 未
济 或 社 会 必 要 性 ， 并 彻 底 替 代 原 有 技 术 的 技 术 。 推 动 整 个 农 作 物 生 产 技 术 或 技 术 体 系 的 创 新 。 因
外 生 应 用 的 跨 界 技 术 （Transboundary Technolo ‐ 此 ， 该 技 术 属 于 跨 界 应 用 的 单 项 非 科 技 革 命 关 键
gy ） 是 指 原 始 发 明 与 创 新 均 为 应 用 于 非 农 业 领 核 心 技 术 。
域 、 具 有 完 全 与 农 业 产 业 用 途 无 关 的 技 术 。 需 要 指 出 的 是 ， 内 生 产 生 与 外 生 跨 界 应 用 的
农 业 内 部 产 生 的 内 生 颠 覆 性 技 术 是 对 某 项 原 农 业 新 技 术 （ 包 括 颠 覆 性 技 术 与 单 项 技 术 ） 对 农
有 关 键 生 产 技 术 的 替 代 ， 是 原 有 生 产 体 系 发 展 推 业 科 技 进 步 的 推 动 作 用 存 在 着 差 异 。 其 中 内 生 推
动 产 生 的 革 命 性 技 术 。 例 如 前 文 提 到 的 矮 秆 品 种 动 产 生 的 技 术 发 明 与 创 新 是 通 过 对 农 业 内 部 的 长
技 术 ， 便 是 在 当 时 中 国 、 南 亚 及 拉 丁 美 洲 等 国 家 期 观 察 ， 发 现 并 针 对 影 响 生 产 发 展 的 问 题 开 展 系
土 壤 肥 力 持 续 增 长 、 传 统 农 家 品 种 由 于 不 抗 倒 伏 统 研 究 ， 这 些 技 术 研 发 从 一 开 始 便 拥 有 明 确 的 技
（ 高 秆 ） 而 限 制 作 物 产 量 潜 力 的 发 挥 的 情 况 下 ， 术 创 新 目 标 ， 技 术 创 新 应 用 所 推 动 的 农 业 科 技 进
［3 ］
农 业 内 部 诱 导 产 生 的 内 生 颠 覆 性 技 术 。 该 项 技 步 具 有 显 明 可 预 期 的 内 生 特 征 。 而 外 部 引 入 的 跨
术 的 采 用 带 动 了 机 械 、 化 肥 、 农 药 等 技 术 的 发 界 技 术 ， 由 于 其 发 明 与 创 新 为 非 农 业 内 部 ， 其 对
展 、 更 新 以 及 生 产 方 式 的 改 变 。 内 生 推 动 的 关 键 农 业 生 产 的 作 用 也 是 引 入 农 业 生 产 前 农 业 专 业 领智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） Smart Agriculture Vol. 4, No. 4
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域 未 能 考 虑 的 ， 因 此 其 引 入 后 所 带 来 的 农 业 科 技 对 农 事 活 动 的 自 动 化 管 理 。 在 此 背 景 下 ， 农 业 生
进 步 具 有 显 明 的 外 生 （ 非 预 期 ） 推 动 特 征 。 产 将 实 现 基 于 智 能 机 械 技 术 的 现 代 工 厂 化 生 产 ，
彻 底 改 变 传 统 的 农 业 生 产 方 式 。
3 智 慧 农 业 与 科 技 革 命
未 来 动 植 物 新 品 种 及 其 相 关 技 术 的 发 展 与 智
慧 农 业 技 术 的 发 展 也 将 互 为 适 应 。 作 为 基 本 的 农
作 为 跨 界 技 术 的 集 大 成 者 ， 智 慧 农 业 技 术 将
业 生 产 资 料 的 优 良 品 种 ， 在 智 慧 农 业 发 展 的 条 件
是 推 动 新 一 轮 科 技 与 产 业 革 命 及 农 村 转 型 的 关 键
颠 覆 性 核 心 技 术 。 智 慧 农 业 是 指 将 物 联 网 技 术 运 下 ， 为 适 应 相 关 生 产 操 作 的 需 要 ， 其 育 种 目 标 也
会 朝 着 智 慧 农 业 发 展 的 方 向 发 展 。 例 如 ， 适 应 智
用 到 传 统 农 业 生 产 中 ， 运 用 传 感 器 和 软 件 通 过 移
慧 传 感 器 认 知 与 感 知 的 动 植 物 性 状 及 其 标 准 ， 适
动 平 台 或 者 电 脑 平 台 对 农 业 生 产 进 行 控 制 ， 使 传
［4,5 ］
统 农 业 更 具 有 “ 智 慧 ” ， 是 以 智 慧 传 感 器 为 核 应 智 慧 机 械 与 农 事 操 作 的 动 植 物 品 种 生 长 与 繁 育
进 程 及 标 准 等 。 与 此 同 时 ， 随 着 动 植 物 优 良 品 种
心 的 通 过 移 动 网 络 平 台 链 接 的 跨 界 农 业 应 用 技 术
［6 ］
育 种 技 术 的 发 展 与 进 步 ， 智 慧 农 业 技 术 也 将 朝 着
或 技 术 体 系 。 智 慧 传 感 器 将 对 动 植 物 生 长 及 其
环 境 的 感 知 与 认 知 通 过 互 联 网 传 递 给 后 台 信 息 处 更 精 准 地 感 知 新 的 优 良 品 种 特 征 方 向 发 展 ， 并 以
理 系 统 ， 该 系 统 根 据 相 关 的 科 学 参 数 自 动 得 出 相 此 提 高 农 业 生 产 的 产 量 潜 力 及 效 率 。
智 慧 农 业 也 将 推 动 农 村 发 生 革 命 性 转 型 。 在
关 的 农 事 操 作 指 令 ， 并 “ 指 挥 ” 农 作 物 的 田 间 管
实 现 工 厂 化 生 产 的 条 件 下 ， 从 事 智 慧 农 业 的 农 民
理 活 动 （ 如 灌 溉 、 施 肥 等 ） 或 者 动 物 的 饲 喂 及 环
境 控 制 ， 实 现 农 业 生 产 全 过 程 的 自 动 化 作 业 。 的 生 产 活 动 将 变 成 对 相 关 机 械 与 智 能 控 制 设 备 的
操 作 ， 日 常 工 作 （ 生 产 活 动 ） 将 与 工 人 一 样 变 成
智 慧 农 业 技 术 可 以 解 决 传 统 农 业 凭 经 验 进 行
流 水 线 某 个 环 节 的 岗 位 工 作 ， 形 成 工 人 农 民 职 业
农 业 生 产 的 问 题 。 传 统 的 农 业 生 产 绝 大 多 数 是 农
民 凭 经 验 确 定 动 植 物 的 生 长 现 状 ， 并 以 此 为 依 据 劳 动 强 度 的 无 差 异 化 。 在 此 条 件 下 ， 实 现 农 村 与
城 市 的 真 正 融 合 ， 完 成 农 村 经 济 的 革 命 性 转 型 。
开 展 农 事 操 作 的 农 业 生 产 活 动 。 例 如 ， 农 作 物 生
产 自 耕 地 施 肥 开 始 ， 到 田 间 管 理 （ 包 括 病 虫 害 防
4 中 国 智 慧 农 业 发 展 及 面 临 的 问 题
治 ） 及 收 获 整 个 过 程 ； 动 物 养 殖 业 生 产 每 天 的 饲
喂 及 病 害 预 防 等 ， 主 要 凭 农 民 的 经 验 或 者 肉 眼 观 智 慧 农 业 将 推 动 新 一 轮 的 农 业 科 技 革 命 。 为
察 ， 很 少 通 过 仪 器 进 行 精 准 测 量 或 监 测 。 这 种 凭 迎 接 这 场 科 技 变 革 ， 一 些 国 家 已 开 始 制 定 一 系 列
［5 ］
借 人 的 经 验 进 行 的 生 产 活 动 ， 需 要 劳 动 力 持 续 不 科 技 政 策 。 美 国 、 欧 洲 和 日 本 等 国 家 和 地 区 抓
断 地 实 地 观 察 ， 由 于 不 同 “ 观 察 者 ” 知 识 与 能 力 住 数 字 革 命 的 机 遇 ， 纷 纷 出 台 了 “Big Data Re ‐
存 在 差 异 ， 使 得 观 察 结 果 也 存 在 差 异 ， 从 而 导 致 search and Development Initiative （ 大 数 据 研 究 和
依 据 这 些 观 察 所 采 用 的 农 事 操 作 并 非 是 实 现 产 量 发 展 计 划 ） ” “A UK Strategy for Agricultural
或 者 利 润 最 大 化 的 技 术 措 施 。 智 慧 农 业 技 术 通 过 Technology （ 农 业 技 术 战 略 ） ” 和 “Agriculture
智 慧 传 感 器 替 代 人 工 观 察 与 经 验 ， 实 现 对 动 植 物 4.0 （ 农 业 发 展 4.0 框 架 ） ” ， 试 图 将 现 代 信 息 技
生 长 状 况 及 生 产 环 境 数 据 的 精 准 感 知 ， 从 根 本 上 术 广 泛 应 用 于 整 个 农 业 ， 用 数 字 技 术 武 装 农
［5 ］
解 决 凭 经 验 进 行 农 事 操 作 的 问 题 ， 真 正 实 现 农 业 业 。 然 而 ， 国 际 上 多 数 国 家 是 以 数 字 农 业 的 名
生 产 的 科 学 化 。 称 提 出 未 来 发 展 规 划 的 。 表 述 方 式 的 差 异 决 定 了
智 慧 农 业 技 术 将 从 根 本 上 改 变 传 统 农 业 的 生 发 展 方 向 与 路 径 的 区 别 。 数 字 农 业 注 重 农 业 生 产
产 方 式 ， 实 现 工 厂 化 生 产 。 智 慧 农 业 生 产 主 要 依 与 流 通 全 产 业 链 的 数 字 化 改 造 ， 注 重 以 信 息 技 术
靠 传 感 技 术 ， 通 过 科 学 仪 器 对 农 业 生 产 与 环 境 的 改 造 农 业 ， 强 调 农 业 全 产 业 链 的 生 产 及 流 通 管
感 知 及 基 于 科 学 建 立 的 后 台 数 据 分 析 系 统 ， 实 现 理 。 智 慧 农 业 则 强 调 农 业 生 产 过 程 的 技 术 更 新 ，Vol. 4, No. 4 胡 瑞 法 等 ： 科 技 革 命 、 颠 覆 性 技 术 与 智 慧 农 业
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尤 其 是 人 工 技 术 的 智 慧 化 替 代 与 改 造 。 向 ， 也 将 是 中 国 农 业 发 展 的 必 然 趋 势 。 随 着 现 代
中 国 是 第 一 个 开 发 出 绿 色 革 命 技 术 的 国 科 学 技 术 的 发 展 ， 智 能 传 感 技 术 已 非 常 成 熟 ， 未
［7,8 ］
家 ， 更 是 将 现 代 信 息 等 革 命 性 技 术 在 农 业 中 来 将 成 为 替 代 劳 动 力 的 “ 便 宜 ” 技 术 。 例 如 ， 智
实 践 的 先 行 者 之 一 。 早 在 20 世 纪 50 年 代 末 ， 中 慧 传 感 器 技 术 可 实 现 对 土 壤 养 分 、 水 分 及 环 境 等
的 实 时 监 测 ， 相 关 元 器 件 非 常 便 宜 ； 现 代 卫 星 遥
国 就 首 次 在 全 球 培 育 出 第 一 个 并 且 大 面 积 应 用 于
感 技 术 可 实 时 监 测 土 壤 的 养 分 与 水 分 含 量 ， 实 时
生 产 的 绿 色 革 命 品 种 “ 矮 脚 南 特 ” ， 并 于 70 年 代
［8 ］
首 次 实 现 杂 交 水 稻 三 系 配 套 。 这 些 技 术 不 仅 提 监 测 病 虫 害 的 发 生 程 度 ， 并 以 此 为 依 据 采 用 现 代
［9,10 ］
升 了 中 国 水 稻 生 产 率 ， 改 变 了 农 业 生 产 方 式 ， 化 人 工 智 能 机 械 进 行 管 理 等 。 随 着 人 口 老 龄 化 的
也 引 领 了 全 球 农 业 生 产 ， 尤 其 是 水 稻 生 产 技 术 的 加 剧 ， 智 慧 农 业 技 术 将 是 中 国 替 代 农 业 劳 动 力 、
实 现 农 业 现 代 化 的 必 然 选 择 。
进 步 。 值 得 一 提 的 是 ， 随 着 以 信 息 技 术 为 主 的 跨
值 得 关 注 的 是 ， 作 为 跨 界 技 术 的 农 业 应 用 ，
界 技 术 在 农 业 中 的 应 用 ， 中 国 也 成 为 全 球 农 业 科
技 革 命 的 先 行 者 ， 再 次 引 领 世 界 新 一 轮 的 农 业 科 以 智 能 传 感 技 术 为 核 心 的 智 慧 农 业 技 术 并 未 像 农
技 革 命 。 例 如 ， 首 创 于 发 达 国 家 的 无 人 机 技 术 在 业 机 械 技 术 革 命 、 化 学 技 术 革 命 和 绿 色 革 命 技 术
中 国 被 更 广 泛 地 应 用 于 病 虫 害 防 治 等 农 业 生 产 ； 一 样 由 农 业 科 学 家 主 导 参 与 技 术 的 研 发 。 据 作 者
美 国 首 先 研 发 的 智 能 手 机 线 上 交 易 技 术 （ 移 动 电 调 查 ， 到 目 前 为 止 ， 在 中 国 由 农 业 技 术 领 域 科 研
人 员 参 与 的 智 慧 农 业 核 心 技 术 研 发 很 少 ， 现 有 的
子 商 务 ） 在 中 国 得 到 进 一 步 发 展 后 ， 使 中 国 成 为
世 界 上 农 产 品 与 食 品 线 上 销 售 最 广 泛 的 国 家 ， 并 人 工 智 能 技 术 装 备 多 由 非 农 业 专 业 领 域 科 研 人 员
进 而 改 变 农 业 生 产 与 经 营 方 式 。 研 发 。 事 实 上 ， 中 国 目 前 的 农 业 教 育 与 研 发 体 系
需 要 特 别 指 出 的 是 ， 以 智 慧 传 感 器 为 核 心 的 缺 乏 与 智 慧 农 业 发 展 相 适 应 的 机 构 与 人 力 。 绝 大
智 慧 农 业 相 关 技 术 已 经 成 熟 ， 部 分 技 术 已 被 发 达 多 数 农 业 院 校 为 传 统 农 业 专 业 ， 较 少 专 业 人 员 的
研 究 课 题 、 研 究 方 向 与 智 慧 农 业 技 术 应 用 相 关 。
国 家 广 泛 采 用 。 以 美 国 为 例 ， 在 采 用 现 代 转 基 因
现 有 的 从 事 农 业 遥 感 研 究 的 高 校 及 科 研 机 构 团
品 种 的 同 时 ， 利 用 卫 星 遥 感 技 术 ， 实 现 针 对 不 同
品 种 栽 培 管 理 的 要 求 ， 为 农 户 提 供 从 耕 地 、 施 队 ， 也 多 是 从 事 资 源 考 察 研 究 。 与 此 同 时 ， 从 事
肥 、 病 虫 害 监 测 与 防 治 到 收 获 的 全 过 程 技 术 服 务 遥 感 与 人 工 智 能 研 究 的 工 科 院 校 及 科 研 机 构 ， 则
与 实 时 生 产 解 决 方 案 ； 在 养 殖 业 生 产 上 ， 除 了 规 缺 乏 相 应 的 农 业 专 业 人 才 ， 跨 界 技 术 农 业 应 用 紧
密 融 合 的 研 究 体 系 尚 未 形 成 。
模 化 养 殖 外 ， 已 实 现 养 殖 场 温 湿 度 及 环 境 的 全 自
动 化 管 理 。 然 而 ， 上 述 技 术 仅 部 分 实 现 了 智 能 化
5 政 策 建 议
应 用 。
中 国 基 于 人 工 智 能 技 术 的 智 慧 农 业 技 术 应 用 根 据 中 国 颠 覆 性 技 术 与 中 国 智 慧 农 业 技 术 发
仅 处 于 起 步 阶 段 。 现 阶 段 ， 中 国 已 实 现 了 农 用 无 展 的 现 状 与 存 在 问 题 ， 提 出 加 强 关 键 颠 覆 性 核 心
人 机 防 治 病 虫 害 的 大 规 模 产 业 化 应 用 ， 一 些 企 业 技 术 研 发 、 农 业 高 等 教 育 体 系 改 革 、 跨 界 技 术 的
开 始 在 高 端 水 果 生 产 以 及 畜 牧 业 和 水 产 业 的 养 殖
农 业 产 业 化 研 发 以 及 智 慧 农 业 生 产 标 准 化 、 规 模
中 应 用 传 感 技 术 ， 少 数 企 业 甚 至 开 始 利 用 传 感 技 化 等 政 策 建 议 。
术 开 展 高 端 无 土 及 设 施 农 业 生 产 。 上 述 智 慧 农 业 （1 ） 加 强 关 键 颠 覆 性 核 心 技 术 研 发 ， 抢 占 国
技 术 生 产 应 用 均 显 示 出 良 好 的 经 济 与 社 会 效 益 ， 际 制 高 点 。 目 前 国 际 农 业 科 技 发 展 动 态 表 明 ， 新
表 现 出 极 大 的 生 产 应 用 潜 力 。 然 而 ， 基 于 人 工 智 一 轮 农 业 科 技 革 命 正 在 到 来 ， 包 括 贯 穿 整 个 农 业
能 技 术 的 智 慧 农 业 技 术 应 用 仍 处 于 探 索 阶 段 。
生 产 环 节 的 智 慧 农 业 技 术 及 生 物 技 术 。 在 智 慧 农
智 慧 农 业 技 术 不 仅 是 未 来 农 业 生 产 的 发 展 方 业 技 术 领 域 ， 中 国 已 拥 有 并 掌 握 智 慧 农 业 应 用 的智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） Smart Agriculture Vol. 4, No. 4
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绝 大 多 数 核 心 元 器 件 等 技 术 ， 目 前 缺 乏 相 关 的 农 技 术 开 发 ， 是 未 来 农 业 科 研 单 位 改 革 的 方 向 。
业 专 用 设 备 ， 未 来 农 用 智 能 传 感 技 术 、 农 用 遥 感 （4 ） 按 照 先 易 后 难 原 则 ， 率 先 在 已 经 建 成 高
标 准 农 田 及 规 模 化 养 殖 场 实 施 智 慧 农 业 生 产 ， 并
技 术 模 块 的 开 发 是 智 慧 农 业 技 术 研 究 的 重 点 。 在
在 取 得 经 验 的 基 础 上 在 全 国 推 广 。 据 作 者 调 查 ，
生 物 技 术 领 域 ， 中 国 的 转 基 因 技 术 研 发 处 于 世 界
［11 ］
除 已 大 规 模 应 用 的 农 用 无 人 机 外 ， 中 国 在 可 用 于
第 一 梯 队 ； 在 基 因 编 辑 技 术 方 面 ， 虽 然 中 国
智 慧 农 业 的 土 壤 与 作 物 传 感 器 、 遥 感 、 病 虫 识 别
未 掌 握 CRISPR/Cas9 的 关 键 核 心 技 术 专 利 ， 但 也
与 监 测 、 家 畜 生 物 识 别 、 机 械 化 农 场 网 络 、 农 产
拥 有 类 似 可 进 行 基 因 编 辑 操 作 的 类 似 技 术 ； 而 在
品 追 溯 系 统 等 核 心 领 域 均 有 成 熟 的 技 术 ， 通 过 有
未 来 有 可 能 引 起 新 一 轮 农 业 科 技 革 命 的 生 物 合 成
针 对 性 研 发 农 用 装 备 ， 便 可 在 农 业 生 产 上 应 用 。
等 领 域 的 关 键 核 心 技 术 ， 相 关 的 研 究 则 与 世 界 同
而 用 于 农 业 生 产 的 温 湿 度 传 感 器 成 本 仅 相 当 于 单
步 。 为 此 ， 这 些 领 域 的 持 续 的 政 府 与 企 业 研 发 投
位 面 积 农 业 机 械 当 年 投 入 的 10% 左 右 ， 这 些 技 术
入 ， 是 中 国 抢 占 国 际 制 高 点 、 实 现 弯 道 超 车 的 基
的 农 业 化 应 用 将 节 省 相 应 生 产 环 节 成 本 的 80% 左
本 保 障 。
右 ， 且 这 些 投 入 属 于 固 定 资 产 ， 可 重 复 使 用 。 事
（2 ） 改 革 现 有 的 农 业 高 等 教 育 体 系 ， 培 育 智
实 上 ， 目 前 中 国 完 全 可 以 在 生 产 条 件 较 好 的 农 田
慧 农 业 技 术 人 才 。 上 述 跨 界 技 术 较 少 地 被 应 用 于
及 规 模 化 畜 牧 养 殖 场 率 先 开 展 智 慧 农 业 生 产 试 验
农 业 ， 与 从 事 这 些 技 术 研 发 的 科 研 单 位 与 企 业 较
示 范 并 实 施 。 例 如 ， 自 2009 年 开 始 ， 中 国 政 府
少 地 了 解 与 关 注 农 业 ， 且 农 业 科 研 人 员 缺 乏 相 应
花 较 大 的 投 资 用 于 高 标 准 农 田 建 设 ， 这 些 农 田 已
的 知 识 有 关 。 为 此 ， 采 取 有 效 措 施 ， 培 养 智 慧 农
建 成 了 较 为 完 备 的 农 田 灌 溉 系 统 等 设 备 ， 稍 加 改
业 的 专 业 人 才 是 当 务 之 急 。 建 议 从 三 个 方 面 展
造 便 可 采 用 智 能 灌 溉 、 智 能 施 肥 及 智 慧 病 虫 害 防
开 ： 一 是 在 引 进 人 才 的 基 础 上 ， 在 农 业 高 等 院 校
治 等 技 术 生 产 。 而 标 准 化 程 度 较 高 的 规 模 化 畜 牧
及 相 关 院 校 整 合 相 关 专 业 的 师 资 队 伍 ， 开 设 智 慧
和 水 产 养 殖 场 也 具 备 可 用 于 健 康 养 殖 的 传 感 器 技
农 业 专 业 ， 培 养 直 接 参 与 智 慧 农 业 生 产 与 产 业 或
术 优 先 应 用 的 条 件 。
者 提 供 技 术 服 务 的 专 业 人 才 ； 二 是 在 传 统 的 农 学
类 专 业 增 开 智 慧 农 业 应 用 课 程 ， 改 造 传 统 专 业 教
参 参 考 考 文 文 献 献 ：
学 内 容 ， 拓 展 智 慧 农 业 应 用 及 其 生 产 表 现 的 知
[ 1 ] 人 民 日 报 : 加 快 推 进 农 业 科 技 创 新 实 现 持 续 发
识 ； 三 是 对 基 层 农 业 专 业 技 术 人 员 开 展 智 慧 农 业
展 [EB/OL]. [2022-05-10] http://www. gov. cn/jrzg/
技 术 培 训 ， 使 其 拥 有 使 用 和 为 农 民 及 相 关 企 业 提 2011-12/29/content_2032573.htm.
[ 2 ] 张 冰, 王 冬 . 农 业 科 技 革 命 与 农 业 生 产 发 展 研 究[J].
供 智 慧 农 业 技 术 服 务 的 基 本 能 力 。
首 都 师 范 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版), 2013, 34(5): 35-
（3 ） 推 进 农 业 科 研 单 位 改 革 ， 推 动 跨 界 技 术
39, 42.
ZHANG B, WANG D. Revolution of agricultural sci ‐
的 农 业 产 业 化 研 发 与 快 速 应 用 。 智 慧 农 业 技 术 是
ence and technology and agricultural production devel ‐
典 型 的 跨 界 技 术 农 业 应 用 技 术 。 现 有 研 发 单 位 与
opment research[J]. Journal of Capital Normal Univer ‐
sity (Natural Science Edition), 2013, 34 (5): 35-39, 42.
企 业 中 ， 不 仅 从 事 传 感 器 及 信 息 技 术 开 发 的 单 位
[ 3 ] HAYAMI Y, RUTTAN V W. Agricultural develop ‐
缺 乏 相 关 技 术 在 农 业 生 产 上 应 用 的 知 识 ， 从 事 农
ment: An international perspective[M]. Baltimore:
业 技 术 研 发 的 专 业 人 员 则 缺 乏 在 哪 个 农 业 生 产 环
Johns Hopkins University Press, 1971.
[ 4 ] TZOUNIS A, KATSOULAS N, BARTZANAS T, et al.
节 可 应 用 更 先 进 跨 界 技 术 替 代 的 知 识 。 因 此 ， 基
Internet of Things in agriculture, recent advances and
于 目 前 农 业 技 术 专 业 与 元 器 件 技 术 专 业 分 离 的 现
future challenges[J]. Biosystems Engineering, 2017,
164: 31-48.
状 ， 整 合 从 事 这 两 个 专 业 的 科 研 人 才 ， 开 展 智 慧
[ 5 ] 赵 春 江 . 智 慧 农 业 发 展 现 状 及 战 略 目 标 研 究[J]. 智 慧
农 业 专 业 技 术 的 研 发 ， 同 时 鼓 励 相 关 企 业 吸 引 拥
农 业, 2019, 1(1): 1-7.
有 农 业 元 器 件 及 农 业 专 业 背 景 的 人 才 开 展 相 关 的 ZHAO C. State-of-the-art and recommended develop ‐Vol. 4, No. 4 胡 瑞 法 等 ： 科 技 革 命 、 颠 覆 性 技 术 与 智 慧 农 业
143
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Technological Revolution, Disruptive Technology and
Smart Agriculture
1,2 1
HU Ruifa , LIU Wanjiawen
（1. School of Management and Economics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;
2. Yangtze River Delta Research Institute, Beijing Institute of Technology, Jiaxing 314000, China ）
Abstract: This paper described the concept and basic satisfaction of scientific and technological revolution, defines the endoge ‐
nous and exogenous agricultural disruptive technology. The revolution of agricultural science and technology refers to the pro ‐
cess in which the key disruptive core technology innovation applied to agricultural production drives a series of technological in ‐
novations adopted in production. Endogenous disruptive technology in agriculture refers to technology indicators that can funda ‐
mentally change the original technology, such as productivity improvement, overturn the economic or social necessity of the
adoption of the original technology, and completely replace the original technology. Particularly the paper puts forwards the con ‐
cept of the transboundary technology and demonstrates its endogenous application and impacts on the development of agricul ‐
tural industry. The transboundary technology for exogenous application refers to the technology whose original invention and in ‐
novation are applied in non-agricultural fields and has nothing to do with agricultural industry. Focusing on smart agriculture
and the typical transboundary technology, the paper analyzed the characteristics of the smart agriculture, discussed its impacts
on the traditional agricultural production and rural transformation. Smart agriculture technology will be the disruptive core tech ‐
nology to promote a new round of technological and industrial revolution and rural transformation. It will fundamentally change
the production mode of traditional agriculture, realize factory production and promote the revolutionary transformation of rural
areas. The production and application of smart agricultural technology in China has shown good economic and social benefits
and great potential for production and application. However, the application of intelligent agricultural technology based on artifi ‐
cial intelligence technology is still in the exploratory stage. As an agricultural application of transboundary technology, the
smart agricultural technology with intelligent sensing technology as the core is not dominated by agricultural scientists like agri ‐
cultural machinery technology revolution, chemical technology revolution and green revolution technology. At present, the ap ‐
plication smart agriculture technology in China is only in its infancy. Hence, policy recommendations of strengthening key dis ‐
ruptive technology development, reforming agricultural higher education system, promoting the agricultural industry develop ‐
ment of the transboundary technology, and pushing the application of smart agriculture technology to be implemented in high
standard farmland and large-scale farms of agricultural production, etc., were proposed to promote the development of smart ag ‐
riculture.
Key words: technology revolution; disruptive technology; transboundary technology; smart agriculture
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