[科普中國(guó)]-為了研究貝類作息，我的學(xué)生凌晨在池塘邊被咬了一身包 | 李道亮

為什么要研發(fā)水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)？因?yàn)閭鹘y(tǒng)漁業(yè)實(shí)在太辛苦了。

提到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，第一印象就是苦、臟、累，還有一個(gè)很重要的窮。而新一代農(nóng)民，絕對(duì)不會(huì)再用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，作為科學(xué)家我們就有責(zé)任、有使命，研究物聯(lián)網(wǎng)、人工智能機(jī)器人，讓新一代農(nóng)民更高效、智能地工作。

2020年9月19日，“我是科學(xué)家”第25期演講現(xiàn)場(chǎng)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家數(shù)字漁業(yè)創(chuàng)新中心主任李道亮，帶來(lái)演講：《水產(chǎn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，一人能養(yǎng)百噸魚(yú)》。

李道亮演講視頻：

以下為李道亮演講實(shí)錄：

大家下午好，我是中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息電氣工程學(xué)院的李道亮，也是國(guó)家數(shù)字漁業(yè)創(chuàng)新中心主任。

今天我想給大家講講水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)百噸魚(yú)的故事。

什么叫物聯(lián)網(wǎng)？

大家都知道 internet叫互聯(lián)網(wǎng)，把計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)叫互聯(lián)網(wǎng)；還有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，把手機(jī)連到一起，叫移動(dòng)通信網(wǎng)； 如果把物體、計(jì)算機(jī)、手機(jī)連到一起，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的連接，就叫物聯(lián)網(wǎng)。

比如，大家經(jīng)常用到一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)：滴滴打車。把出租車、用戶的手機(jī)、計(jì)算機(jī)連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。那么水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)，就是 把水產(chǎn)養(yǎng)殖用的設(shè)備，增氧機(jī)、循環(huán)水裝備等各種裝備連到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，叫水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)。

水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)第一個(gè)技術(shù)，讓裝備讓感知周圍的環(huán)境，魚(yú)的狀態(tài)、水的質(zhì)量等等；第二，讓裝備有通信能力，將周圍的環(huán)境傳輸；第三，要實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的遠(yuǎn)程控制。

為什么要研發(fā)水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)？因?yàn)? 傳統(tǒng)漁業(yè)實(shí)在太辛苦了。

我是農(nóng)民的兒子，我的父母一個(gè)字也不認(rèn)識(shí)。我在上大學(xué)之前都在農(nóng)村，所以特別知道父輩的辛苦。

提到農(nóng)業(yè)，就是 苦、臟、累 ，還有一個(gè)很重要的 窮 。傳統(tǒng)養(yǎng)魚(yú)有許多繁雜的程序：挖坑、放上水、撒進(jìn)魚(yú)苗、投食等。但這么辛苦，一年下來(lái)一畝地才能養(yǎng)一兩千斤魚(yú)。

2006年，我去比利時(shí)系統(tǒng)地考察了豬場(chǎng)、雞場(chǎng)、魚(yú)場(chǎng)，我發(fā)現(xiàn)，歐洲 農(nóng)業(yè)效率非常高 。一個(gè)人，一年可以種出50萬(wàn)公斤菜，因?yàn)樗姆N植都用裝備，幾乎不用人，用裝備代替勞力，讓更多的勞動(dòng)力閑下來(lái)，一個(gè)勞動(dòng)力就能干更多的活。

夫妻兩個(gè)人可以養(yǎng)20萬(wàn)只雞，一天下18萬(wàn)個(gè)雞蛋。從雞的環(huán)境控制、雞飼料投喂、撿雞蛋，到雞糞清理全是機(jī)械完成。尤其神奇的是擺雞蛋的機(jī)器，每一個(gè)雞蛋從傳送帶上過(guò)來(lái)，最后擺成一個(gè)一個(gè)的包裝，超市里邊買的雞蛋，不需要人參與包裝。

人干什么？人只是把蛋上有糞有血的挑出來(lái)。

我還看到一個(gè)人種500萬(wàn)盆花，這些花都在傳送帶上，裝備知道是什么花，今天要給花打什么營(yíng)養(yǎng)，花夠不夠上市的標(biāo)準(zhǔn)，以及給花包裝——這些事情都不需要人完成。

以前，我是做軟件的，這次考察讓我發(fā)現(xiàn) 軟件和硬件必須一體化 ，只有一體化才能解決實(shí)際問(wèn)題。那么最關(guān)鍵的就是要讓裝備有感知能力、通信能力、遠(yuǎn)程控制能力。

所以我就做了一個(gè)很重要的人生轉(zhuǎn)折—— 不只做軟件，也要做硬件。 我一定要讓中國(guó)的裝備數(shù)字化、智能化，讓裝備能代替勞力，讓我們的國(guó)家也一個(gè)人能養(yǎng)100噸魚(yú)，于是我就開(kāi)始了我的水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)之旅。

我們?cè)诮K的宜興，找了6個(gè)農(nóng)戶，一戶大約有20畝到50畝的水塘不等，開(kāi)始利用物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)螃蟹。

物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)螃蟹，最核心的就是 增氧 。

螃蟹看著很強(qiáng)大，殼很硬，夾子能把人的手指頭剪破。但螃蟹也有很薄弱的時(shí)候。一個(gè)螃蟹從小長(zhǎng)到大，至少要脫6次殼，每次脫殼的時(shí)候渾身是軟的，一點(diǎn)都不能動(dòng)，而且時(shí)間很長(zhǎng)，好幾個(gè)小時(shí)。這時(shí)如果水里缺氧，它必死無(wú)疑。

傳統(tǒng)漁業(yè)如何判斷水里缺氧？

主要靠經(jīng)驗(yàn)， 看水里的生物的反應(yīng) 。池塘里最不耐缺氧的是魚(yú)，然后是螃蟹，最后是螺螄。當(dāng)魚(yú)在水里有缺氧表現(xiàn)時(shí)，漁民就知道螃蟹也缺氧了，但往往這時(shí)候已經(jīng)對(duì)螃蟹造成一些損害了。

怎么解決這個(gè)問(wèn)題？

必須要準(zhǔn)確地知道水里的溶解氧濃度，所以我們就開(kāi)始研究 溶解氧傳感器 ——用 數(shù)字 說(shuō)話。

大約在2008年，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里研究出傳感器了，但是到現(xiàn)場(chǎng)還是發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題。

比如，池塘水里有 很多浮游動(dòng)物、植物，時(shí)間一長(zhǎng)傳感器上就會(huì)有附著 ，把傳感器的膜蓋住后，數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)了，后來(lái)我們就研究了一款可以自動(dòng)清洗附著的傳感器。

還有一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)時(shí)4G網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)出來(lái)，大約是2G，所以我們用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的通信，漁民就可以用手機(jī)終端養(yǎng)螃蟹了。那時(shí)候是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)用一個(gè)桿子立在池塘，但這個(gè)桿子經(jīng)常受到 雷擊 。宜興經(jīng)常下雨，一下雨打雷系統(tǒng)就不工作了，所以我們還要克服雷擊問(wèn)題。

除此之外，什么時(shí)候開(kāi)增氧機(jī)， 開(kāi)多長(zhǎng)時(shí)間合適 ， 這些數(shù)據(jù)都需要大量實(shí)驗(yàn) ，所以我的學(xué)生就要在池塘要待很長(zhǎng)時(shí)間。

我最厲害的一個(gè)女學(xué)生，在江蘇惠昌研究河蚌。螃蟹、魚(yú)蝦、貝類，它們的生長(zhǎng)規(guī)律都不一樣，要研究河蚌這個(gè)新領(lǐng)域，就要獲取它整個(gè)的生產(chǎn)周期數(shù)據(jù)。所以這個(gè)女孩在農(nóng)民家里待了4個(gè)月，曬得很黑，而且非常辛苦，每天都跟著漁民在最缺氧的時(shí)候巡航。

最缺氧的時(shí)候，大家知道是幾點(diǎn)嗎？

凌晨4點(diǎn) ，因?yàn)橥砩纤锏牟菀酰π?、貝類也要氧，所以特別容易缺氧，那時(shí)候農(nóng)民必須起來(lái)去巡航，這個(gè)女孩也得跟著去，被蚊子咬得渾身是包。

由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)漁業(yè)多么辛苦。幸而，經(jīng)過(guò)10年努力，我們終于做出可以替換國(guó)外產(chǎn)品的溶解氧傳感器。

我們開(kāi)始研究是08年，當(dāng)時(shí)國(guó)外買一個(gè)傳感器，大約要12,000塊錢，而我們的產(chǎn)品只要 1000塊錢 ?，F(xiàn)在國(guó)外現(xiàn)在最多賣3000元，因?yàn)槲覀兊膫鞲衅餮邪l(fā)出來(lái)后，把它的價(jià)格壓下來(lái)了。

除了價(jià)格低，我們的裝備還與通訊技術(shù)、軟件平臺(tái)連在一起，也就是實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的三部分：感知、網(wǎng)絡(luò)還有平臺(tái)。各種復(fù)雜的計(jì)算在平臺(tái)上做，結(jié)果再傳輸給傳感器、控制器，就可以實(shí)現(xiàn)裝備的自動(dòng)控制，人力就節(jié)省下來(lái)了。

我們實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)蟹物聯(lián)網(wǎng)后，馬上就開(kāi)始就進(jìn)軍另一個(gè)領(lǐng)域—— 魚(yú)菜共生 。

在歐洲，我也看到了魚(yú)菜共生技術(shù)： 一個(gè)溫室，既是種菜的大棚，也是養(yǎng)魚(yú)的魚(yú)池。

其實(shí)，魚(yú)菜共生這種技術(shù)中國(guó)很早就有，比如以前農(nóng)民實(shí)行的魚(yú)稻共生，魚(yú)和藕的共生，就是把魚(yú)的糞便作為菜的營(yíng)養(yǎng)，不過(guò)這是比較原始、樸素的模式，產(chǎn)量不高。

我們團(tuán)隊(duì)在壽光做實(shí)驗(yàn)，也是把魚(yú)的糞便、魚(yú)的食餌作為蔬菜的氮肥，但 核心技術(shù)仍然是感知魚(yú)的環(huán)境 ，如果魚(yú)的生活環(huán)境不好，我們?cè)儆醚b備對(duì)它進(jìn)行調(diào)控，讓魚(yú)在最佳的溶解氧、最佳的pH、最佳的溫度生活。

這樣的環(huán)境下，魚(yú)就很健康，吃得多、長(zhǎng)得快。同時(shí)，因?yàn)椴簧【筒挥么蛩?，自然水質(zhì)就沒(méi)有污染，對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)也更安全，既實(shí)現(xiàn)了 綠色環(huán)保 ，又實(shí)現(xiàn)了 高產(chǎn) 。

有了水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)，一立方米水可以養(yǎng)150公斤魚(yú)，是傳統(tǒng)養(yǎng)殖的50-70倍。

而且也是通過(guò)手機(jī)養(yǎng)魚(yú)，人就不需要一大早起來(lái)去魚(yú)塘， 節(jié)省了人力成本 。

最近，我們還有一個(gè)新方向—— 水下機(jī)器人 。

想做水下機(jī)器人，源自去山東參觀海參養(yǎng)殖的經(jīng)歷。5萬(wàn)畝海參，每一個(gè)海參都是人穿上潛水服，下去一個(gè)一個(gè)地?fù)啤，F(xiàn)在水下作業(yè)勞動(dòng)力的年齡主要是50歲以上，或者是50歲左右的人。年輕人都不愿意干這種勞動(dòng)，又苦又累，還有一定的風(fēng)險(xiǎn)，并且勞動(dòng)強(qiáng)度很大，效率卻很低。

于是我們就想，水下的機(jī)器人會(huì)成為未來(lái)一個(gè)很重要的方向。

除了捕撈海參，水下機(jī)器人還能應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖的很多地方。我們沿海城市有很多的 網(wǎng)箱養(yǎng)殖 ，網(wǎng)箱的網(wǎng)衣如果破了，養(yǎng)的魚(yú)都會(huì)跑到大海里變成野魚(yú)，漁民損失就會(huì)很大。

怎么去巡檢網(wǎng)的完整性？

目前也是派人穿上潛水服，下去一個(gè)一個(gè)看。這些工作，體力勞動(dòng)很強(qiáng)，年輕人不愿干，未來(lái)或許會(huì)出現(xiàn)很大勞力短缺。所以，我們就開(kāi)始了水下機(jī)器人的研發(fā)。

其實(shí)，水下機(jī)器人的本質(zhì)，也是希望通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 裝備對(duì)人的替換 ，所以我們開(kāi)發(fā)了這些機(jī)器人，代替人去收獲海參、檢查網(wǎng)箱、甚至未來(lái)還能修補(bǔ)破損的網(wǎng)。

現(xiàn)在這些機(jī)器人價(jià)格還比較昂貴，不過(guò)科學(xué)家要有長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光，提前30年布局，等到真的缺乏勞力時(shí)，就能有發(fā)展成熟且價(jià)格低廉的機(jī)器人代替。

我們中國(guó)的農(nóng)業(yè)，現(xiàn)在主要靠是60后、70后和部分85前，這些人有一個(gè)很好的品質(zhì)—— 吃苦耐勞 ，怎么苦、怎么累都不怕。

我是71年出生的，我的同學(xué)大多數(shù)考不上大學(xué)，所以很多都當(dāng)了農(nóng)民，但是我同學(xué)的孩子，大部分都考上大學(xué)了。這意味著我這一代，是最后一代傳統(tǒng)的農(nóng)民。

新一代農(nóng)民上來(lái)之后，絕對(duì)不會(huì)再用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，他們一定會(huì)用今天的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。 手機(jī)點(diǎn)一點(diǎn)，豬養(yǎng)好、牛養(yǎng)好、菜種好、魚(yú)養(yǎng)好，這就是未來(lái)農(nóng)民的生產(chǎn)方式。 所以，作為科學(xué)家我們就有責(zé)任、有使命，研究物聯(lián)網(wǎng)、人工智能機(jī)器人，讓新一代農(nóng)民更高效、智能地工作。

所以在這兒我也呼吁在座的各位，你們成為中國(guó)農(nóng)業(yè)主力軍時(shí)，一定用物聯(lián)網(wǎng)來(lái)養(yǎng)魚(yú)，我們用爭(zhēng)取用30年的時(shí)間，把傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)民從中國(guó)版圖上抹去。

謝謝大家。

演講嘉賓李道亮：《為了研究貝類作息，我的學(xué)生凌晨在池塘邊被咬了一身包》| 攝影：VPhoto

作者：李道亮

監(jiān)制：吳歐

策劃：麥芽楊

編輯：范可鑫

排版：夏曉茜

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