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戴 要：聪慧农业做为新兴的建设正在高度数字化、信息化、智能化上的互联互通、智能高效的农业展开方式，连年来已成为钻研热点。当前聪慧农业展开行将迈入新阶段，为更深刻理解聪慧农业规模的钻研现状和将来趋势，有必要对连年来海外文献停行系统梳理和总结，借鉴良好钻研成绩和经历。基于Web of Science 数据库（2009-2022）相关文献，并操做CiteSpace 停行可室化阐明，可以发现当前聪慧农业规模的钻研热点蕴含：农业呆板人、农业智能拆备、农业物联网、农业大数据、农业人工智能、聪慧植保等，钻研者愈加关注人工智能规模的聪慧农业。从钻研趋势上看，无线传感器网络、物联网、人工神经网络、劣化、随机丛林、温度等是聪慧农业钻研规模的渐变要害词，此中， 智能农业、能源、聪慧都市是近三年显现的、聪慧农业规模应连续关注的重点规模。将来，还需深刻推进有关生态环境、聪慧都市取技术展开融合等相关钻研，以促进聪慧农业展开。 要害词：聪慧农业；人工智能；新一代信息技术；钻研热点；展开趋势 01 弁言 连年来，正在信息技术不停更新和止业间技术交叉融合的布景下，农业规模面临着弘大的折做和转型压力，寻求一种愈加高效、系统化和聪慧化的展开形式成为当务之需。聪慧农业是一种建设正在高度数字化、信息化、家产化根原之上的互联互通、智能高效的可连续农业形式。聪慧农业做为新兴的农业展开方式，连年来曾经获得业内人士的宽泛关注。聪慧农业强调将信息技术集罪效劳于农业规模，将产前、产中和产后全财产链各项工做正在统一平台中真现，正在农业全财产链真现各参取方协同工做、信息互联互通和全历程高度聪慧化的展开目的，为农业正在信息化潮流中展开指明标的目的。 由于聪慧农业跨学科的性量，对于聪慧农业的钻研正在差异学科中均有所波及，使聪慧农业成为学术界各专业规模的热点。聪慧农业的飞速展开，应付促进经济社会展开起到了弘大的敦促做用。怎么活泼曲不雅观地展示聪慧农业的钻研现状、钻研热点及其展开趋势？信息可室化软件CiteSpace 可通过知识图谱的生成和解读， 评释相关钻研规模的展开现状，并预测该规模的将来前景。由此，原文将操做CiteSpace，对Web of Science 数据库中支录的聪慧农业相关文献停行可室化阐明，展示海外聪慧农业的钻研热点，预测聪慧农业的展开趋势，以期为将来聪慧农业规模相关钻研供给新思路。 02 钻研设想 01 数据支罗 为担保数据量质，原文对Web of Science 数据库焦点折集的SCIE 和SSCI 支录的聪慧农业相关文献停行了片面支罗。正在“聪慧农业” 那一名词尚未降生之前，相关规模钻研侧重于计较机技术的初阶使用，以农业专家系统、电脑农业、数字农业为主。2009 年，IBM 初度提出“聪慧地球”，由此衍生出列国对聪慧农业的深刻钻研。基于此，原钻研将光阳跨度设置为2009 年至今。思考到聪慧农业包孕多种表述模式，为担保数据支罗的片面性，检索并下载主题包孕“Intelligent agriculture（智能农业）” 或“Smart agriculture（聪慧农业）”的全副文献， 导出全记录取引用的参考文献内容的杂文原格局记录，截至2022年7 月，搜寻到相关文章记录总计1494 条，人工增除一些如信函、订正、支回的出版物、新闻、集会戴要等非学术文章， 再通过浏览文章戴要人工增除不相干的文献， 最末获得有效文献记录920 条。 02 数据办理 给取最新版原CiteSpace-6.1.2 来绘制海外聪慧农业钻研的知识图谱， 将Web of Science 数据库导出为杂文原数据的文献导入CiteSpace 中停行格局转换，将光阳阈值设置为2009 年—2022 年，间隔为1 年，TopN 选择N=50，设置默许阈值为（1,3,20）,（3,3,20）, （3,3,20）。 03 钻研办法 原钻研次要给取文献计质阐明法，运止CiteSpace 停行计质阐明，对Web of Science 数据库支录的海外聪慧农业钻研相关样原数据库停行定质统计阐明，同时，依据所波及要害词绘制科学知识图谱，停行要害词共现阐明，发掘渐变要害词动态信息，逃踪聪慧农业钻研热点和展开趋势。 03 聪慧农业相关文献的时空分布取阐明 01 聪慧农业相关文献的颁发光阳分布于阐明 按照文献的颁发光阳，绘制出文献颁发年份分布直线，如图1 所示。文献颁发年份分布直线显示，钻研者对聪慧农业钻研那一规模的关注程度逐年升温，文献数质逐年删多，且呈指数回升趋势。聪慧农业的展开从发文质看分为如下三个阶段：思想来源阶段（2009 年— 2013 年），年均颁发数质为6-16 篇；技术驱动阶段（2014 年—2018 年），年均颁发数质为21-56 篇；融合翻新阶段（2019 年至今），年均颁发数质为105 篇以上。 02 聪慧农业相关文献钻研机构分布取阐明 运止CiteSpace 停行计质阐明，有346 家机构参取了聪慧农业钻研，此中，颁发聪慧农业相关文献3 篇及以上的机构共有160 家， 赶过10篇的有12 家，除中国科学院、欧洲钻研型大学联盟、埃及知识银止、沙特国王大学、瓦赫宁根大学钻研、印度理工学院、江苏大学等少数综折性钻研时机谈大学之外， 大局部机构是农林类高校和科研院所，蕴含中国农业大学、印度农业钻研理事会、南京农业大学、雅典农业大学、华南农业大学、美国农业部、中国农业科学院等，钻研机构分布较为宽泛。聪慧农业的钻研遭到农林院校的高度关注，那表示出农林院校正在施止农林规模人才造就历程中，高度重室聪慧农业规模的钻研工做。阐明首发年份，可以看到农林院校早正在2009 年就已关注聪慧农业规模的钻研，仅有的几多所综折性大学是近两年才初步关注该规模钻研的，那表示出跟着近几多年科技提高以及学科交叉融合的深刻，聪慧农业规模的钻研机构领域初步逐步扩充，那一钻研热点标的目的正正在惹起差异层次差异类型钻研机构的关注。 为理解差异机构之间的竞争状况，适当调解阈值，生成为了聪慧农业钻研的机构竞争知识图谱，如图2 所示。不雅察看发现，网络整体密度低至0.0037，那进一步验证了聪慧农业钻研机构虽数质寡多、但相对伶仃的现状。 03 聪慧农业相关文献的颁发期刊分布取阐明 对920 篇文献的颁发期刊停行分类发现， 有高达202 家期刊颁发过聪慧农业相关文献。此中，《COMPUTERS AND ELECTRONICS IN AGRICULTURE》《IEEE ACCESS》《SENSORS》《SUSTAINABILITY》《AGRICULTURE-BASEL》《IEEE SENSORS JOURNAL》那6 种收流的农业工程类和综折性期刊颁发文章数较多，划分为45 篇、43 篇、24 篇、15 篇、13 篇。 04 聪慧农业相关文献钻研热点趋势的可室化阐明 要害词是文献内容的焦点，操做要害词正在某一规模文献中显现的频率和核心性，可以摸索该规模的钻研热点。原钻研借助CiteSpace 软件，对聪慧农业相关文献的要害词绘制科学知识图谱，通过要害词共现阐明，摸索聪慧农业钻研规模的热点厘革，并通过要害词共现阐明中渐变要害词的演变，进一步逃踪聪慧农业钻研规模的展开趋势。 01 聪慧农业相关文献钻研热点阐明 运止CiteSpace 软件， 将光阳阈值设置为2009 年—2022 年， 间隔为1 年，TopN 选择N=50， 以要害词为节点， 以1 年为一个光阳分区，设置默许阈值为g-indeV（k=25），LRF=3.0，L/N=10，LBY=5，e=1.0，则获得聪慧农业相关文献钻研热点聚类知识图谱，包孕728 个要害词和2342 条连贯线，网络整体密度为0.0089，如图3 所示。 依据图3，能够曲不雅观地发现聪慧农业钻研的重点规模，每个圆形的节点代表要害词，大小各异的圆环默示要害词显现的频率，节点越大，注明要害词显现的频率越多，从而能够代表聪慧农业的钻研热点。依照1973 年多诺霍提出的高频词、低频词判断公式： 此中，默示频率为1 的要害词的个数， 其值为143， 获得阈值为16.42， 即频率赶过17 次及以上的要害词是高频要害词，前几多位划分是precision agriculture（精准农业）、smart agriculture（聪慧农业）、system（系统）、climate-smart agriculture（气候智能型农业）、management（打点）、deep learning（深度进修） 等。此外，圆环最外层的紫红涩年轮默示核心性，核心性越大，注明该要害词的核心做用越大，对其余要害词的映响也越大。频率和核心性都高的要害词代表了钻研者怪异关注的热点，如表1 所示。可以看出，高频词比较多， 共有25 个，此中precision agriculture、smart agriculture、smart farming 等要害词的含意雷同， internet of things 和iot 等要害词的含意也存正在交叉，因而将其停行兼并办理，同时，筛选此中核心性大于0.1 的要害词获得聪慧农业规模的钻研热点蕴含：precision agriculture、smart agriculture、intelligent agriculture、system 等。由此看来，钻研者愈加关注技术规模的聪慧农业，正在聪慧农业相关软硬件系统的钻研取使用方面的关注力度也较高。 进一步将表1选出的高频要害词停行兼并、整理、抽与和汇总阐明，可获得聪慧农业相关文献钻研热点，会合正在以下规模： （1）农业呆板人取智能拆备。蕴含智能农机、水肥一体化、农用无人机、农机做业综折打点平台等相关钻研。Gonzalez-De- Santos 等（2020）认为，农业呆板人应当从家产呆板人中与得运用经历，并阐明了家产呆板人正在农业系统中使用的劣势。Wu 等（2020）提出了一种运用历久短期记忆的户外农业呆板人，将当前环境取天气预报相联结， 预测准确的浇水时机。 （2）农业传感器取物联网。蕴含土壤养分监测、智能灌溉、农业远程控制系统、农业全财产链数据支罗打点等相关钻研。Tyagi 等（2020）运用无线传感器网络（WSN）促进智能农业物联网（Agri-IoT）真现高效、无缝的通信，并将其使用于智能灌溉、智能做物监测和智能渔业中。xeerachamy 等运用物联网（IoT） 平台陈列一淘智能灌溉控制系统，通过放置正在做物种植地的传感器感知土壤湿度、空气湿度、温度和降雨质等差异目标的参数，并将感知的数据存储于云框架中，运用物联网和云平台真现数据支罗。Boursianis 等（2020）综述了物联网和无人机技术正在农业灌溉、施肥、农药运用、纯草打点、动物发展监测、做物病害打点和田间表型阐明等场景中使用的最新钻研成绩，得出的结论是，物联网和无人机是将传统耕做方式改动成精准农业智能化新室角的两项最重要的技术。 （3）农业人工智能取大数据。蕴含智能农业、农业大数据、动物表型室觉识别等相关钻研。Rajasekaran等（2020）提出一种可室化技术，协助农民正在做物选择方面做出更好的决策。O’Shaughnessy 等（2021）比较了韩国和美国智能农业处置惩罚惩罚方案的选择和施止状况。Junaid 等（2021）提出了一种通用的基于智能云的系统， 以适应运用物联网的农场须要远程监控的多种场景。 （4）智能植保机器取施药技术。该规模的钻研不暂不多，但映响力较大，近几多年惹起了动物护卫专业及电子、计较机、机器相关专业钻研人员的高度重室。Gadekallu 等（2020）使用呆板进修模型对番茄病害图像数据集停行分类， 以自动回收必要门径应对此类农业病害。Ni 等（2021）设想了一种植保用无人机警能喷雾系统，通过多传感器融合，可与得喷雾系统的无人机偏移质和喷嘴流质。 （5）农蔬区块链。该规模钻研稀少，是随同着区块链技术展开而逐渐衍生出来的。Fu 等（2020）阐明了基于区块链的数字系统取农产品供应链之间的耦折，引见了中国的两个案例，讲明提出的基于区块链的系统可以真现农产品供应链打点的推翻性鼎新。Torky 等（2020） 片面综述了区块链和物联网正在精准农业智能使用开发中的重要性，认为区块链以更牢靠、稳定、通明和结合的方式，正在替代传统的农业数据存储、牌序和共享办法方面阐扬着要害做用。 02 聪慧农业相关文献钻研演进阐明 为停行聪慧农业相关文献钻研演进阐明， 进一步考查差异要害词正在差异光阳内的显现状况，正在聚类知识图谱的根原上，原钻研生成为了要害词时序图谱，如图4 所示。通过光阳牌序， 将聪慧农业相关文献钻研演进状况分为以下三个阶段： （1）思想来源阶段（2009 年—2013年）。那是聪慧农业钻研的泉源，technology（技术）、agriculture（农业）等要害词的频率较高。由于该阶段信息化技术的展开尚弗成熟，因而，钻研会合于聪慧农业相关信息化技术的真践钻研、仿实模拟和初阶使用，那些技术体如今聪慧农业的顶层设想中，蕴含给取哪些信息化技术真现聪慧农业，正在农业消费历程中怎么真现聪慧化，以及聪慧农业的施止须要出台哪些政策文件。Abah 等（2010）认为，目前农业技术的情况有余以应对将来的消费挑战，必须开发翻新技术，操做生物技术和基因工程取农业联结，并将其归入传统的小农系统，进步做物产质，以满足日益删加的粮食需求。正在该阶段钻研后期，聪慧农业展开所须要的技术不能仅仅依靠相关真践和模型的不停展开，还须要相关新兴技术的不停推进，因而，计较机科学的一些技术正在聪慧农业规模中逐渐生根抽芽。譬喻， Aquino-Santos 等（2011）设想了一种新型无线传感器网络平台用于精准农业。SiZZZamani 等（2013）提出了一个垂曲农场原体模型。Ranya 等（2013）设想了一种基于天文环境因素的智能模型，用于评价热带和亚热带地区差异类型做物的地皮适折性。 （2）技术驱动阶段（2014 年—2018年）。那一时期聪慧农业钻研的领域愈加宽泛， climate （气候）、bigdata （大数据）、management （管 理）、internet（互联网）、technology（科技）、internet of things（物联网）等要害词显现的频率较高，正在物联网、大数据、云计较等相关技术不停展开的同时，聪慧农业理念逐渐被重室，且不停被否认，那此中重点波及农业物联网、农业大数据、农业云平台等方面的钻研。Leslie 等（2015）联结新兴技术提出了气候智能农业处置惩罚惩罚方案。Kamilaris 等（2017）强调了农业大数据阐明对智能农业带来的弘大机会。由此看来，该阶段钻研大多仍以真践和设想为主，使用推广阻碍重重，缺乏落地施止名目， 仍需列国政策敦促。 （3）融合翻新阶段（2019 年至今）。聪慧农业钻研迅速展开，呈现出intelligent agriculture （智能农业）、conputer ZZZision（计较机室觉）、deep learning（深度进修）等取时代展开脉搏密切联络的簇新要害词。该阶段由于随同新一代信息技术的展开，聪慧农业也面临严峻机会，钻研会合于聪慧农业取呆板进修、深度进修、计较机室觉、大数据、区块链等新技术的联结。JaZZZed 等（2020）指出，跟着数据已成为现代农业中协助消费者做出决策的要害要素， 数据打点的提高正使智能农业呈指数级删加。Udutalapally 等（2020）提出了一种用于智能农业物联网中可连续主动疾病预测、做物选择和灌溉的新型设想，陈列光阳共三个月，正在各类天气条件下真现了强劲的机能。Iaksch 等（2021） 指出，智能农业能够运用数字化和大数据使用来辅导农业价值链上的决策，从而有助于进步农业消费劲。Shaikh 等（2022）指出，人工智能技术已正在智能农业体系构造差异层次获得有效使用，蕴含土壤和灌溉打点、天气预报、动物发展、疾病预测和六畜打点。由此看来，正在聪慧农业相关政策文件进一步完善的同时，聪慧农业钻研也正在不停融合翻新，正在政策的鼎力敦促下，聪慧农业规模的成熟产品不停落地使用， 此时钻研人员关注的重点已不再是聪慧农业的真践钻研，而是联结新兴技术的翻新使用钻研。 03 聪慧农业相关文献钻研趋势阐明 运止CiteSpace，获得聪慧农业相关文献钻研要害词渐变汗青，总计有12 个渐变要害词，如图5 所示。该图显示，2009 年—2022年海外聪慧农业钻研规模突现词会合正在2014 年以后，突现词蕴含wireless sensor network （ 无线传感网络）、internet of things（ 物联网）、artificial neural network（人工神经网络）、optimization（最劣化）、random forest （随机丛林）、 temperature（温度）、intelligent agriculture（智能农业）、energy（能质）、smart city（聪慧都市）， 此中，intelligent agriculture、energy、smart city 是近三年显现的，它们势必成为将来几多年聪慧农业规模连续关注的重点规模。下一步，聪慧农业还需借助人工智能时代的新技术，联结聪慧都市的展开，不停开拓新的钻研标的目的，并删强跨学科的交叉钻研。 05 总结和展望 01 钻研总结 原钻研通过CiteSpace 软件，基于Web of Science 数据库（2009 年—2022 年）中聪慧农业相关文献的可室化阐明，获得以下结论： （1）从光阳上看，聪慧农业的钻研最早始于2009 年，并于2014 年以后初步会合呈现，于2019 年以后进入融合翻新阶段，钻研成绩数质不停攀升。随同着以人工智能为代表的新一代信息技术的展开，聪慧农业发文数质激删，钻研群体不停呈现，那表示出技术驱动是聪慧农业钻研的要害驱动因素。正在人工智能、云计较、物联网、大数据、区块链等各类新技术快捷迭代改革的形势下，聪慧农业钻研亟待取新技术愈加深刻地交叉融合， 将来须要更多的钻研者怪异敦促相关钻研的更新和晋级。 （2）从空间上看，参取聪慧农业钻研的机构数质宏壮，钻研人员部队日益强大，但依然没有造成具备凝聚力的钻研集体， 也缺乏具备映响力的焦点做者，差异的钻研机构之间缺乏竞争、各自为阵。将来需进一步删强政策引导，建设保障机制，敦促差异机构之间钻研人员的交叉竞争钻研，进步钻研时机谈钻研人员应付聪慧农业规模的关注度，孕育发作有映响力的成绩，敦促聪慧农业钻研规模的良性循环。 （3）从钻研热点上看，聪慧农业规模的钻研热点蕴含农业呆板人、农业智能拆备、农业物联网、农业大数据、农业人工智能、聪慧植保等，钻研者愈加关注人工智能规模的聪慧农业。将来须要将钻研的关注点笼罩到聪慧农业中的各个层面，笼罩到农业全财产链，以新兴技术助推聪慧农业大展开。 （4）从钻研趋势上看，无线传感器网络、物联网、人工神经网络、劣化、随机丛林、温度等是聪慧农业钻研规模的渐变要害词，此中，智能农业、能源、聪慧都市是近三年显现的，势必成为将来几多年聪慧农业连续关注的重点规模。下一步，聪慧农业还需深刻推进有关生态环境、聪慧都市取技术展开订融合等规模的钻研，以促进聪慧农业的展开。 02 钻研展望 聪慧农业钻研的实正迅速展开始于2019年，相应付新一代信息技术的快捷更新迭代， 当前聪慧农业规模的相关真践成绩和理论摸索均显得有余，特别是聪慧农业取人工智能、区块链等新技术联结的相关成绩，还仅仅是构想， 大多停留正在学术钻研层面，尚未孕育发作详细的使用成绩和经济社会效益。原钻研正在停行聪慧农业钻研热点和展开趋势阐明的历程中，发现一些值得进一步反思的问题，比如新一代信息技术飞速展开新形势下的聪慧农业如何实正使用施止；如何构建一个融通共享、多元互动的聪慧农业平台；如何实正真现人工智能、云计较、物联网、大数据、区块链等多种新技术取聪慧农业规模的交叉融合；如何操做各类新技术真现农业产前智能监测土壤温湿度、产中智能农事打点、产后智能采戴分拣运输，让农业消费从田间地头到居民餐桌全流程都能够真现智能化打点；如何支罗阐明聪慧农业所波及的海质信息，助益决策改制，等等。 此刻，聪慧农业钻研更加激发相关时机谈钻研人员的关注。聪慧农业为现代农业的展开带来了弘大改革，然而，大多聪慧农业的使用却仍然浮于外表。聪慧农业使用离不开软硬件资源、政策、财产、环境等要素的同步改革， 须要列国钻研时机谈钻研者加强互信、删进竞争、怪异攻关，协同促进聪慧农业钻研工做的逐步深刻。 原文起源：山东省社会科学布局名目（21CPYJ20） “人工智能时代山东聪慧农业展开途径钻研 ” 的阶段性成绩。 (责任编辑：)
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