近年來,食用菌生產(chǎn)、加工在我國已經(jīng)形成獨(dú)立的新興產(chǎn)業(yè)。種植模式由手工、個體、分散生產(chǎn)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn),使食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展到了高級階段。 當(dāng)食用菌生產(chǎn)發(fā)展到較為高級的階段時,便提出了“食用菌工廠化”的概念。究竟何謂“食用菌工廠化”,應(yīng)該說沒有絕對權(quán)威的定義。但顧名思義,食用菌工廠化必然把食用菌生產(chǎn)過程與工業(yè)化生產(chǎn)的某些重要特征或?qū)傩韵嗦?lián)系。如生產(chǎn)自動化水平高、知識與技術(shù)含量高(密集)、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?;潭雀?、環(huán)境控制能力強(qiáng)、廣泛應(yīng)用計算機(jī)和智能化管理技術(shù)等等。
食用菌生產(chǎn)過程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在食用菌生產(chǎn)及與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)的實施中,需要進(jìn)行市場經(jīng)營策略、宏觀經(jīng)濟(jì)決策、自然資源評價、技術(shù)成果評價預(yù)測、生產(chǎn)與管理具體技術(shù)研究與開發(fā)等過程的綜合應(yīng)用。為了實現(xiàn)這些過程,必須進(jìn)行自然、經(jīng)濟(jì)和社會信息的收集、存貯、傳遞、處理、分析和應(yīng)用,及其相關(guān)技術(shù)的研究與開發(fā)。主要包括各種食用菌數(shù)據(jù)庫的建立,如培養(yǎng)基料、品種、溫濕度信息等;各種信息管理系統(tǒng)的研制與開發(fā),如地理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、模擬模型系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通訊、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等等。其中生物科學(xué)和電子科學(xué)是實現(xiàn)以上研究開發(fā)的基礎(chǔ)。通過生物技術(shù)獲取生物本身重要信息,通過電子技術(shù)實現(xiàn)各種信息采集、存儲、處理與應(yīng)用等。電子技術(shù)主要包括傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等。由于人工智能技術(shù)最終要通過計算機(jī)或其他電子設(shè)備實現(xiàn),也可以歸為電子技術(shù)的范疇。傳感技術(shù)的任務(wù)是準(zhǔn)確、高效、及時可靠地采集各種形式的食用菌信息。對于食用菌產(chǎn)業(yè)來說由于其對象復(fù)雜,例如可控性差、不確定性、模糊性、隨機(jī)性等特點(diǎn),因此在實現(xiàn)定量化、數(shù)字化、指標(biāo)化等方面難度較大,是傳感技術(shù)面臨的重要問題。通訊技術(shù)的任務(wù)是高速度、高質(zhì)量、高精度、及時、安全可靠地傳遞交換各種信息。計算機(jī)技術(shù)的任務(wù)是通過對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、挖掘,將龐雜的、抽象的數(shù)據(jù),變?yōu)楹唵蔚?、直觀的、有用的信息,為用戶提供咨詢和決策支持服務(wù)。
據(jù)統(tǒng)計,工業(yè)發(fā)達(dá)國家提高勞動生產(chǎn)率的60%-80%是靠信息取得的。以1979年-1989年為例,依靠信息技術(shù)使英國的勞動生產(chǎn)率提高33%,德國提高88%,法國提高90%,日本提高130%。發(fā)達(dá)國家的食用菌工廠化信息技術(shù)在近些年取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展,其中以歐美和日韓為最先進(jìn)的代表。歐美目前草腐菌是集機(jī)械化、自動化、遙感遙測、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為一體的現(xiàn)代化工廠化生產(chǎn),日韓是木腐菌工廠化生產(chǎn)的代表。在歐美與日韓等國家和地區(qū),食用菌工廠化與傳統(tǒng)食用菌生產(chǎn)最顯著的不同是農(nóng)民可以不用事必躬親到打水、降溫,而是坐在辦公室里進(jìn)行鼠標(biāo)操作,進(jìn)行溫度控制、濕度控制、各種環(huán)境資料的采集等。食用菌生產(chǎn)車間的各種信息可以通過計算機(jī)分析并在計算機(jī)屏幕上顯示,一系列的菌事活動如噴水、升降溫管理、采收、儲藏加工與運(yùn)輸、產(chǎn)量評估預(yù)測等都可以通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感監(jiān)測系統(tǒng)、計算機(jī)管理系統(tǒng)等協(xié)調(diào)各項作業(yè)完成。農(nóng)民不但轉(zhuǎn)變成產(chǎn)業(yè)工人,還可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取各種信息資源,例如天氣預(yù)報、病蟲害預(yù)測、產(chǎn)品供求、科技信息等,以制定最佳生產(chǎn)計劃,確定優(yōu)化管理方案。
食用菌信息技術(shù)的另一個重要領(lǐng)域是人工智能技術(shù)的應(yīng)用,其中專家系統(tǒng)(也稱食用菌智能系統(tǒng)),是目前相對成熟、應(yīng)用比較廣泛的一種人工智能管理系統(tǒng)??梢钥隙ǖ卣f,人工智能技術(shù)的研究與應(yīng)用,也將是食用菌工廠化產(chǎn)業(yè)中的熱點(diǎn)課題。食用菌生產(chǎn)過程按操作方式基本上可劃分為傳統(tǒng)手工型、半機(jī)械和機(jī)械化型、機(jī)械式自動化型、智能式自動化型。在機(jī)械化階段每一項機(jī)械作業(yè)都由人的操作來實現(xiàn)。在機(jī)械式自動化階段,食用菌生產(chǎn)過程可以按照人們的預(yù)定方案自動完成作業(yè),比前者節(jié)省了大量的勞動力。但也只能對一些簡單的過程實施相對簡單、機(jī)械重復(fù)性的操作,還不具備“思考”——邏輯推理的能力。而食用菌工廠化生產(chǎn)是非常復(fù)雜的過程,所涉及到的對象具有多樣性、不確定性等特點(diǎn),依靠簡單的傳感技術(shù)和控制系統(tǒng)很難實現(xiàn)復(fù)雜的控制管理過程。因此要求系統(tǒng)不僅能進(jìn)行一般的數(shù)值計算,而且具有能進(jìn)行知識學(xué)習(xí)、邏輯推理、決策分析等高級計算能力。能根據(jù)作物自身狀況、外界環(huán)境、其他相關(guān)因素的綜合分析與推理,決定如何進(jìn)行下一步操作,自動修正控制設(shè)定值、調(diào)整控制目標(biāo)、實施控制行為等。由于智能式自動化型系統(tǒng)已擁有或基本具備了領(lǐng)域?qū)<业闹R水平,并能代替專家解決復(fù)雜的問題,這才是我們期望的智能化系統(tǒng),也是我們目前能認(rèn)識和設(shè)想的食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最高級形式。
我國是國際上開展研究與應(yīng)用專家系統(tǒng)較早的國家之一,起步于80年代初期。目前食用菌產(chǎn)業(yè)方面已在培養(yǎng)基成分、菌種育種選育、溫度濕度控制、氣象災(zāi)害與病蟲害防御等方面開發(fā)了一些專家系統(tǒng),效益顯著。如北京市房山區(qū)采用現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)施和人工模擬食用菌生態(tài)環(huán)境技術(shù),實現(xiàn)生產(chǎn)操作機(jī)械化,生長環(huán)境控制智能化,產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化。通過龍頭企業(yè)帶動,使全區(qū)食用菌出口率由15%提高到25%,中高檔工廠化食用菌的出品率達(dá)到80%以上,工廠化中高檔食用菌生產(chǎn)、栽培工藝技術(shù)領(lǐng)先于國內(nèi)、國際同行業(yè)。再如,慶元縣農(nóng)民楊發(fā)錢2008年吸引資金5000萬元,由房山區(qū)的上英水村投資,自己承包,成立了英良農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,全年生產(chǎn)蟹味菇?,F(xiàn)在楊發(fā)錢在北京已經(jīng)建成蟹味菇、杏鮑菇兩個現(xiàn)代化食用菌生產(chǎn)基地,面積達(dá)到150多畝,吸納當(dāng)?shù)亟?00人就業(yè),成為北京最大的現(xiàn)代化食用菌生產(chǎn)基地?;夭捎矛F(xiàn)代化工業(yè)設(shè)施和人工模擬食用菌生態(tài)環(huán)境技術(shù),實現(xiàn)生產(chǎn)操作機(jī)械化,生長環(huán)境控制智能化,鮮菇生產(chǎn)周年化,產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化。全自動生產(chǎn)流水線123畝,溫控冷房1萬多立方米,產(chǎn)品主要銷往東南亞、日本等世界各地。其杏鮑菇生產(chǎn)基地在全國排名第二。
綜上所述,由于中國食用菌生產(chǎn)的特殊性,決定了必須大力發(fā)展食用菌信息技術(shù)和人工智能技術(shù)。從總體上看,我國食用菌專家的數(shù)量與眾多的食用菌生產(chǎn)人員相比非常缺乏,從事食用菌生產(chǎn)的主體——農(nóng)民和基層科技人員總體水平不高。另一方面,中國幅員遼闊,食用菌生產(chǎn)模式多樣復(fù)雜、食用菌產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員分布偏僻、零散,通訊設(shè)施相對落后,信息閉塞,嚴(yán)重阻礙著我國食用菌產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。食用菌工廠化與傳統(tǒng)食用菌生產(chǎn)相比,是知識與技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),科技含量高,更需要大量的高層次技術(shù)與管理人員,但我國目前還十分缺乏這方面的復(fù)合型技術(shù)專家和管理專家。通過大力發(fā)展信息技術(shù)和智能化技術(shù),可有效地彌補(bǔ)和緩解我國食用菌生產(chǎn)專業(yè)人才的不足,促進(jìn)食用菌工廠化全面、穩(wěn)健地發(fā)展。
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