农业大数据研究的战略意义与协同机制.doc

高等农业教育，2013-11,11:3-6Higher Agricultural Education,2013-11,11 ：3-6农业大数据研究的战略意义与协同机制温手江(山东农业大学，山东泰安2*71018)摘要:世界范围内的大数据研究发展快、应用广。国内的农业大数据研究起步晚但起点高，具 有重要战略意义：为政府决策当智囊，为企业管理做支撑，为学科发展建平台，为管理升级供手 段。农业大数据研究需要多学科协同攻关，实践证明，组建农业大数据产业技术创新联盟是一 种可行的协同机制。关键词：大数据;农业大数据;产业技术创新联盟中图分类号:G203文献标识码:A文章编号= 1002-1981 (2013) 11-0003-04高校领导论坛 LEADERSFORUM IN HIGHER LEARNING INSTITUTES1980年，著名未来学家阿尔文托夫勒在第三 次浪潮一书中正式提出了 “大数据”这一概念，并将 大数据热情地赞颂为“第三次浪潮的华彩乐章”。之 后28年，“大数据”如石沉大海，销声匿迹。2009年， “大数据”又像火山爆发一样“突变”为一个流行词 汇，世界范围内对大数据的研究、应用也一下子火了 起来，美国等发达国家更是先行一步,维克多大数 据时代一书全球畅销，开大数据系统研究之先河。 就国内情况来看，大数据研究虽然刚刚起步,但“农 业大数据”研究已经领先。因为，2013年6月18日， 国内第一个农业大数据研究和应用推广机构“农业 大数据产业技术创新战略联盟”在山东农业大学正 式成立，实现了农业大数据研究与应用的无缝结合。 本文拟对农业大数据研究的战略意义和协同机制作 一引导性阐释。一、大数据对未来发展的作用和影响什么是大数据？大数据有什么用？大数据是新 一代信息技术的集中反映，是一个应用驱动性很强的 服务领域，是无法用现有的软件工具提取、存储、搜 索、共享、分析和处理的海量的、复杂的数据集合。大 数据的特征，业界常用五个V来表示:一是数据量大 (Volume);二是处理速度快（Velocity);三是数据类 型多(Variety);四是价值大（Value);五是精确度高m?m(-i09955 -)，校长，教授，博士生导师。研究方向(Veracity)1 2 大数据不是单纯指“数字”形式的信息。随着计 算机技术、信息技术、网络技术的迅速发展（主要是 云计算和现代网络技术的发展），世界各地、各行业、 各单位每天都产生包括数字、文字、视频、音频等在内 的海量偉息，这些海量信息统称为大数据。在大数据 的海洋中,利用“沙里淘金”的技术把有用数据提炼 分拣出来，是大数据应用的重要内容之一34。大数 据应用技术大致可分为以下步骤:数据库的搜集和挖 掘，数据质量的甄别和校正，信息的处理（数学模型 的建立和校正），大数据的分析与成果的形成。当 然，提出问题是解决问题的先决条件，大数据研究是 根据经济社会发展中提出的问题来有目的地建立数 据库，而最终分析得到的大数据结果正是为解决经济 社会中提出的问题(也可称为客户）服务的。大数据 应用研究整个链条需团队式的研究才能完成,起码需 要以下要素:客户（提出问题）；IT专家;数学家;分析 师等。这些步骤（领域）可以连续协同进行，也可单 独分段进行，如建立某行业的数据库。大数据的用途可概括为:利用信息技术和计算方 法的进步，将不同格式、不同业务领域的海量数据整 合成标准统一的数据源,进行分析应用后继而产生巨 大的经济社会价值5。大数据的更大用途在于根据:高等教育管理，植物病理学，植物分子生物学。总269期温孚江农业大数据研究的战略意义与协同机制 5 建立的模型预测未来某一事件的发生，并可据此进行 人为干预，使其向着理想的方向发展。就拿天气预报 来说，常言道，“天有不测之风云”。现在可以测了， 为什么？这就是大数据的作用。大数据首先在气象 中使用。现在可以通过大型计算机的运算以及过去 60年的气象数据,建立识别天气的模型，然后将这些 模型与当前的气候条件进行比较，再运用预测性分析 进行天气预报。这种通过过去预测未来的新模式，其 预测时间更长、准确度更高。在干旱季节，有时阴云 密布，各种降雨的要素基本具备,但就是不下雨，这可 能是由于雨滴形成的必要条件凝结核的缺乏而 致，据此可进行人为干预人工降雨（向云里投放 干冰或碘化银）。这个原理现在可用在经济发展的 管理决策支持上，根据对相关经济数据的分析，预测 未来经济走势，并在关键时刻进行正确的人为干预 (调控）。例如，国家工商总局根据企业登记注册的 相关数据，通过一系列研究分析方法生成资本活跃度 (CRI)指数，而这个指数与经济总量的重要指标GDP 增幅和财政收入变化率都成正相关，且规律性前置于 这两个指标几个周期。这对经济总量的科学预测起到 了补充验证的积极作用，并为宏观调控的时机和手段 提供了科学依据。当今社会，数据已经成为和自然资源、人力资源 一样重要的战略资源W。如何利用数据资源发掘知 识、提升效益、促进创新，使其为国家治理、企业决策 乃至个人生活服务，是大数据技术的追求目标。现在 一些国家已经把更多地占有数据，科学地分析提炼数 据，视为争夺今后发展制高点的重要机遇。最近，斯 诺登曝出的“棱镜”监控丑闻，实际上是美国利用大 数据保证其国家利益的案例，充分说明数据战在国防 和国家安全领域的斗争愈演愈烈。我国作为世界人 口第一大国，产生的数据量极为庞大，但真正存储下 来的数据仅仅是北美的7%、日本的60%。全国超过 半数的数据未得到妥善保护，存在数据外泄风险，需 要继续抢救挖掘和保护。近年来，我国对大数据研究 利用也高度重视。前不久，科技部、教育部等专门召 开大数据研讨会，为今后我国有序开展大数据技术研 发、务实推进相关产业发展梳理了思路。二、农业大数据研究的战略意义农业大数据是大数据理念、技术和方法在农业领 域的实践。农业大数据涉及到耕地、育种、播种、施 肥、植保、收获、储运、农产品加工、销售、畜牧业生产 等各环节，是跨行业、跨专业的数据分析与挖掘，对粮食安全和食品安全有着重大意义7。农业大数据的特征包括以下几个方面:一是从领 域来看，以农业领域为核心（涵盖种植业、林业、畜牧 业等子行业），逐步拓展到相关上下游产业（种子、饲 料、肥料、农膜、农机、粮油加工、果品蔬菜加工、畜产 品加工业等），并整合宏观经济背景的数据，包括统 计数据、进出口数据、价格数据、生产数据，乃至气象 数据等。二是从地域来看，以国内区域数据为核心， 借鉴国际农业数据作为有效参考;不仅包括全国层面 的数据,还应涵盖省市的数据，甚至地市级的数据，为 精准区域研究提供基础。三是从粒度来看，不仅包括 统计数据，还包括涉农经济主体的基本信息、投资信 息、股东信息、专利信息、进出口信息、招聘信息、媒体 信息、GIS坐标信息等。四是从专业性来看,应分步 实施，首先是构建农业领域的专业数据资源，其次应 逐步有序规划专业的子领域数据资源。如针对粮食 安全的耕地保有量、土壤环境保护、市场供求信息等 动态监测数据，针对畜品种的生猪、肉鸡、蛋鸡、肉牛、 奶牛、肉羊等动态监测数据，甚至包括生物信息学的 研究等。农业科研和生产活动每年都在产生大量数据，集 成、挖掘和使用这些数据，对于现代农业的发展将会 发挥极其重要的作用8。当前，农业领域存在诸多 问题，如粮食安全、土壤治理、病虫害预测与防治、动 植物育种、农业结构调整、农产品价格、农副产品消 费、小城镇建设等领域，都可通过大数据的应用研究 进行预测和干预。大数据的应用与农业领域的相关 科学研究相结合，可以为农业科研、政府决策、涉农企 业发展等提供新方法、新思路。高等农业院校开展农业大数据研究具有广阔前 景。高等农业院校在长期的办学实践和科学研究过 程中积累了大量的数据，政府部门多年来也保留了关 于农业方面普查、统计数据。而这些数据大多沉寂在 资料库里，没有发挥它应有的作用。如果把这些资料 用大数据技术加以开发利用，就会在指导生产、科学 研究等方面发挥不可估量的作用。各高等农业院校 可以结合各自学校的办学特点，开展大数据研究。具 体来说，做好农业大数据研究，可以在以下几个方面 发挥积极作用。第一，当好政府的智囊。为生产发展提供指导、 为政府决策当好参谋，这是高校的重要职能。过去决 策许多是凭经验,“跟着感觉走”，而用农业大数据来 指导，将为生产发展和政府决策提供科学、准确的依 据。比如，“谷贱伤农”的事件近年来屡屡发生，严重 影响了农民的收入，挫伤了生产积极性。由于信息不 灵、缺乏指导，市场上什么东西畅销，农民就种什么， 等发现供过于求、产品滞销时已经来不及调整。如能 整合天气信息、食品安全、消费需求、生产成本、市场 摊位等数据并进行科学分析，就能更有效地预测农产 品价格走势，帮助农民提前预判，也帮助政府出台引 导措施。再例如粮食安全问题,涉及耕地数量、农田 质量、气候、作物品种、栽培技术、平均单产、产业结构 调整、农资价格、农机、生产成本、生产方式、食品加 工、国际市场粮价等多种因素，如果能对这些数据加 以分析，建立模型,就可以对粮食产量做出判断，及时 预警，帮助政府采取应对措施。开展大数据的研究和 应用，山东农业大学应首先成为山东省农业方面的智 库，今后随着研究的不断深人,还要成为全国农业发 展的智囊。山东农业大学农业大数据产业技术创新 战略联盟中有6个省直部门，几乎包含了涉农的各个 方面，可以提供与农业相关的大量数据和其他支持。 我们要把对大数据的研究与生产发展、市场销售、新 农村建设等密切结合，加强基础数据建设，完善数据 采集体系，建立数据监测系统,持续不断地收集相关 数据，并针对特定主题建立数学模型，预测某个方面 的发展趋势，为政府制定政策、宏观调控提供依 据9。只有在社会服务中不断有所贡献和建树，才 能提升学校的影响力。第二，为企业提供支撑。一个企业的产品，什么 时候需要升级换代，产品市场什么时候达到饱和，如 何调整市场结构等等，都可以用大数据加以分析预 测,为企业提供咨询指导。比如，肥料生产，预测到有 机肥的需求在什么时候会超过化肥，企业就可以提前 准备转型，培育有机肥产业。大数据的优势就在于： 发现机会并优化实施，辅助决策，推动业务持续发展， 并做到风险评估。这样的分析、预测和评估，在养殖、 种业、食品加工、植物保护等行业都可以开展。再例 如，通过对天气、作物生长、农药使用、天敌情况等数 据进行分析，可以对病虫害的发生做出预测预报，同 时也可以引导农药企业的生产。这些分析都是带有 战略性的，对企业决策发展有重要指导意义。联盟内 有一批知名企业，涉及种子、肥料、食品加工、养殖等 行业，相关专业的专家要走出校门，了解企业的需求， 加强与企业的合作，在合作中开阔视野，提升服务社 会的水平和能力。第三，为学科提升和转型提供平台。大数据可大 幅度提升各个学科的学术水平。高校不但要把大数 据的知识用于科学研究中，还要用于教学中。现在看 来,“学好数理化,走遍天下都不怕”的说法还是很有 眼光的。高等农业院校大多数学科的基础就是数理 化，没有这个基础，许多学科便会受到发展的制约。 实践中，许多学校都在强调用信息科学和生命科学提 升传统学科。在用生命科学提升传统学科方面，已经 取得明显进步，现在涉农学科的研究都可以做到分子 水平;但在用信息科学提升传统学科方面尚未破题， 没有找到结合的方法。而大数据恰恰为信息科学与 传统学科的结合带来巨大的机会和潜力。数据爆炸 式增长为科学研究发现带来新的方法、新的视野。就 像4个世纪之前人类发明的显微镜一样，显微镜把人 类对自然界的观察和测量水平推进到“细胞”的级 别，给人类社会带来了历史性的进步和革命。而大数 据，将成为下一个观察和检测大自然的“显微镜” 1。 这个新的显微镜，将再一次扩大人类科学探索的范 围，提升创新的水平。高校过去几十年上百年的教 学、研究，积累了大量的数据，这些数据的价值在已经 发表的学术论文中远远没有表现出来，因为我们没有 认识到它的其他价值。但如果用大数据的方法把这 些数据和其他类似研究收集的资料作为整体研究，就 很有可能发现或预测某些规律，在这种预测的指导下 开展更深人的研究。例如，通过农业部、发改委和海 关相关数据整合而成的数据分析库，对近期奶牛的数 量变化进行分析研究，发现成年母牛的出售数据与牛 肉的成本利润率极具相关性，后者总是前置前者两个 分析周期。这对相关奶牛、肉牛养殖政策的制定和宏 观调控起到很好的辅助作用。第四，为提高管理水平提供手段。大数据的研究 和应用,不仅在科学研究和社会服务方面有重要价 值,在管理和其他方面也大有用武之地。高校的管理 决策，人为的因素占很大比重，很多是靠经验，有的是 凭感觉，很少建立在科学的数据和模型基础上，因而 难免片面、失误，也容易出现政策的不连续性。要做 到科学决策，就应当把管理建立在数据分析基础上。 我国在过去20年的信息化建设中，沉淀了大量的宝 贵数据。这些数据是整个社会经济活动的数字化记 录，是不可或缺的管理和决策的依据。一旦实施“数 据驱动的决策方法”，高校的管理将更有效率、更开 放、更负责，数据分析能够有效监控政策实施情况，及 时纠正偏差和失误。髙校管理部门都应该结合大数 据的应用，制定本部门相关的管理方案。例如说，在 人才培养方面，可以制定教学质量评价体系；在人力 资源管理方面，可以对新招聘人才的发展潜力进行预 测评估，可以对教职工的绩效做更科学的评价;在财 务管理方面，可以优化投资方案，建立风险预警;在科 研管理方面，可以探索学校及各个学院各种科研经费 和成果的规律性，为科研规划服务;在校友工作中，可 建立校友资料库并对校友的成长成才规律进行分析， 为学校教学育人改革提供依据，等等。高校教师、管 理人员，只要对某一方面的管理感兴趣、愿意深入研 究，都可以与相关的专业人员结合，用大数据的手段 进行深入分析。在大数据的研究与应用方面,每个人 都站在同一条起跑线上，只要你愿意潜心研究，每个 人都可以成为某一方面的专家，每个人的价值都能得 到充分发挥。三、农业大数据研究的协同机制农业大数据研究应用的整个链条，靠单枪匹马是 不能完成的，必须组建多学科的团队。对某一问题的 研究，首先要由相关专业的人员提出问题，然后与计 算机、数学建模等方面的专家开展联合，进行数据的 挖掘、整理、甄别，建立数据库和数学模型，再进行验 证。这就像我们找水引水，有了用水的需求，就要找 水源（可比作数据源和数据质量甄别与校正）、建水 库（可比作建数据库），然后规划最佳引水路线，修建 水渠（可比作数据分析和建模）。在这个过程中要由 若干方面的人员参与，团队成员要各司其职，互相协 作才能完成项目。当然,在具体工作中这个链条也可 分开进行，如建立数据库或数学模型等，每一项研究 都可出重大成果。山东农业大学新组建的农业大数 据产业技术创新联盟就是一个开放的平台，对所有学 科开放，也可以与联盟内的科研单位、企业的人员合 作共同申报、完成项目。为促进农业大数据的发展，抢占先机，山东农业 大学多方筹措资金，设立了农业大数据研究专项资 金，主要用于农业大数据研究的软件、硬件和数据库 的建设，研究项目的资助，实验室建设等，现在已经购 买了 11个数据库，今后还要不断充实完善。目前，平 台已经搭建起来，需要各方积极开动脑筋，结合本领 域、本专业、本部门的工作，充分利用好农业大数据这 个平台，开展创新研究。学校内，无论教师还是管理 人员,都要了解大数据的相关知识，增强大数据的意 识，与大数据结为密友,用大数据的观点来思考和创 新工作。人人都应该树立数据沉淀和收集、数据应用 及数据共享的意识，抓紧开展相关研究，推出农业大 数据应用成果11。目前，国内的农业大数据研究已开始领跑，但依 然要增强紧迫感，要开阔研究思路，加大研究力度;要 加强学校与政府部门、企业、科研单位、兄弟院校的协 作，发挥各自优势协同攻关;还要培养和引进一批大 数据研发的高水平人才，建设研究团队，不断提升研 究实力，尽快产出研究成果，为现代农业的发展提供 更多的智力和成果支撑，为提升高等农业院校的办学 水平做出更大贡献。高校领导论坛 LEADERSFORUM IN HIGHER LEARNING IN