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    食用菌工厂化首选信息技术——刘爱英

    发布日期:2012-11-14 来源:  来源:中国食用菌商务网

        近年来,食用菌生产、加工在我国已经形成独立的新兴产业。种植模式由手工、个体、分散生产进入工业化生产,使食用菌产业发展到了高级阶段。 当食用菌生产发展到较为高级的阶段时,便提出了“食用菌工厂化”的概念。究竟何谓“食用菌工厂化”,应该说没有绝对权威的定义。但顾名思义,食用菌工厂化必然把食用菌生产过程与工业化生产的某些重要特征或属性相联系。如生产自动化水平高、知识与技术含量高(密集)、标准化和规模化程度高、环境控制能力强、广泛应用计算机和智能化管理技术等等。
    食用菌生产过程是一个复杂的系统工程,在食用菌生产及与之相关产业的实施中,需要进行市场经营策略、宏观经济决策、自然资源评价、技术成果评价预测、生产与管理具体技术研究与开发等过程的综合应用。为了实现这些过程,必须进行自然、经济和社会信息的收集、存贮、传递、处理、分析和应用,及其相关技术的研究与开发。主要包括各种食用菌数据库的建立,如培养基料、品种、温湿度信息等;各种信息管理系统的研制与开发,如地理信息系统、决策支持系统、专家系统、模拟模型系统、遥感系统、全球定位系统、远程通讯、计算机网络系统等等。其中生物科学和电子科学是实现以上研究开发的基础。通过生物技术获取生物本身重要信息,通过电子技术实现各种信息采集、存储、处理与应用等。电子技术主要包括传感技术、通讯技术、计算机技术等。由于人工智能技术最终要通过计算机或其他电子设备实现,也可以归为电子技术的范畴。传感技术的任务是准确、高效、及时可靠地采集各种形式的食用菌信息。对于食用菌产业来说由于其对象复杂,例如可控性差、不确定性、模糊性、随机性等特点,因此在实现定量化、数字化、指标化等方面难度较大,是传感技术面临的重要问题。通讯技术的任务是高速度、高质量、高精度、及时、安全可靠地传递交换各种信息。计算机技术的任务是通过对输入数据进行分析、处理、挖掘,将庞杂的、抽象的数据,变为简单的、直观的、有用的信息,为用户提供咨询和决策支持服务。

        据统计,工业发达国家提高劳动生产率的60%-80%是靠信息取得的。以1979年-1989年为例,依靠信息技术使英国的劳动生产率提高33%,德国提高88%,法国提高90%,日本提高130%。发达国家的食用菌工厂化信息技术在近些年取得突飞猛进的发展,其中以欧美和日韩为最先进的代表。欧美目前草腐菌是集机械化、自动化、遥感遥测、计算机网络为一体的现代化工厂化生产,日韩是木腐菌工厂化生产的代表。在欧美与日韩等国家和地区,食用菌工厂化与传统食用菌生产最显著的不同是农民可以不用事必躬亲到打水、降温,而是坐在办公室里进行鼠标操作,进行温度控制、湿度控制、各种环境资料的采集等。食用菌生产车间的各种信息可以通过计算机分析并在计算机屏幕上显示,一系列的菌事活动如喷水、升降温管理、采收、储藏加工与运输、产量评估预测等都可以通过卫星定位系统、遥感监测系统、计算机管理系统等协调各项作业完成。农民不但转变成产业工人,还可以通过网络获取各种信息资源,例如天气预报、病虫害预测、产品供求、科技信息等,以制定最佳生产计划,确定优化管理方案。
    食用菌信息技术的另一个重要领域是人工智能技术的应用,其中专家系统(也称食用菌智能系统),是目前相对成熟、应用比较广泛的一种人工智能管理系统。可以肯定地说,人工智能技术的研究与应用,也将是食用菌工厂化产业中的热点课题。食用菌生产过程按操作方式基本上可划分为传统手工型、半机械和机械化型、机械式自动化型、智能式自动化型。在机械化阶段每一项机械作业都由人的操作来实现。在机械式自动化阶段,食用菌生产过程可以按照人们的预定方案自动完成作业,比前者节省了大量的劳动力。但也只能对一些简单的过程实施相对简单、机械重复性的操作,还不具备“思考”——逻辑推理的能力。而食用菌工厂化生产是非常复杂的过程,所涉及到的对象具有多样性、不确定性等特点,依靠简单的传感技术和控制系统很难实现复杂的控制管理过程。因此要求系统不仅能进行一般的数值计算,而且具有能进行知识学习、逻辑推理、决策分析等高级计算能力。能根据作物自身状况、外界环境、其他相关因素的综合分析与推理,决定如何进行下一步操作,自动修正控制设定值、调整控制目标、实施控制行为等。由于智能式自动化型系统已拥有或基本具备了领域专家的知识水平,并能代替专家解决复杂的问题,这才是我们期望的智能化系统,也是我们目前能认识和设想的食用菌产业发展的最高级形式。

        我国是国际上开展研究与应用专家系统较早的国家之一,起步于80年代初期。目前食用菌产业方面已在培养基成分、菌种育种选育、温度湿度控制、气象灾害与病虫害防御等方面开发了一些专家系统,效益显著。如北京市房山区采用现代化工业设施和人工模拟食用菌生态环境技术,实现生产操作机械化,生长环境控制智能化,产品质量标准化。通过龙头企业带动,使全区食用菌出口率由15%提高到25%,中高档工厂化食用菌的出品率达到80%以上,工厂化中高档食用菌生产、栽培工艺技术领先于国内、国际同行业。再如,庆元县农民杨发钱2008年吸引资金5000万元,由房山区的上英水村投资,自己承包,成立了英良农业发展有限公司,全年生产蟹味菇。现在杨发钱在北京已经建成蟹味菇、杏鲍菇两个现代化食用菌生产基地,面积达到150多亩,吸纳当地近300人就业,成为北京最大的现代化食用菌生产基地。基地采用现代化工业设施和人工模拟食用菌生态环境技术,实现生产操作机械化,生长环境控制智能化,鲜菇生产周年化,产品质量标准化。全自动生产流水线123亩,温控冷房1万多立方米,产品主要销往东南亚、日本等世界各地。其杏鲍菇生产基地在全国排名第二。

        综上所述,由于中国食用菌生产的特殊性,决定了必须大力发展食用菌信息技术和人工智能技术。从总体上看,我国食用菌专家的数量与众多的食用菌生产人员相比非常缺乏,从事食用菌生产的主体——农民和基层科技人员总体水平不高。另一方面,中国幅员辽阔,食用菌生产模式多样复杂、食用菌产业从业人员分布偏僻、零散,通讯设施相对落后,信息闭塞,严重阻碍着我国食用菌产业现代化的进程。食用菌工厂化与传统食用菌生产相比,是知识与技术密集型产业,科技含量高,更需要大量的高层次技术与管理人员,但我国目前还十分缺乏这方面的复合型技术专家和管理专家。通过大力发展信息技术和智能化技术,可有效地弥补和缓解我国食用菌生产专业人才的不足,促进食用菌工厂化全面、稳健地发展。