农业4.0是充分利用移动互联网、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术与农业的跨界融合，创新基于互联网平台的现代农业新产品、新模式与新业态，是以“互联网+”为驱动，努力打造“信息支撑、管理协同，产出高效、产品安全，资源节约、环境友好”的现代农业发展升级版。农业4.0需要现代信息技术的强力支撑。

1.物联网

物联网作为农业4.0应用的重要组成部分，是新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，在农业领域具有广阔的应用前景。物联网技术的核心是赋予农业设施和装备以能够识别的有效身份，并通过信息技术实现物与物之间的通信。物联网技术是支持无人系统、无人作业的关键技术，是农业4.0时代技术应用的重要标志。应用农业物联网技术，有利于促进农业生产向智能化、精细化、网络化方向转变，对于提高农业生产经营的信息化水平，完善新型农业生产经营体系，提升农业管理和公共服务能力，带动农业科技创新与推广应用及推动农业产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。物联网技术与先进农机装备的联动应用，可以提高农业生产全程自动化水平，减少农药、化肥的施用量，减少劳动力投入，实现大田种植、畜禽养殖、水产养殖和设施园艺等农业的无人化、高效化生产（见图4-1）。

2.大数据

农业大数据是融合了农业地域性、季节性、多样性、周期性等自身特征后产生的来源广泛、类型多样、结构复杂、具有潜在价值并难以用通常方法处理和分析的数据集合。它保留了大数据自身具有的规模巨大、类型多样、价值密度低、处理速度快、精确度高和复杂度高等基本特征，并使农业内部的信息流得到了延展和深化。

图4-1 大田、畜禽、水产、设施物联网技术应用

根据农业的产业链条划分，目前农业大数据主要集中在农业环境与资源、农业生产、农业市场和农业管理等领域。农业自然资源与环境数据主要包括土地资源数据、水资源数据、气象资源数据、生物资源数据和灾害数据。农业生产数据包括种植业生产数据和养殖业生产数据，其中种植业生产数据包括良种信息、地块耕种历史信息、育苗信息、播种信息、农药信息、化肥信息、农膜信息、灌溉信息、农机信息和农情信息；养殖业生产数据主要包括个体系谱信息、个体特征信息、饲料结构信息、圈舍环境信息、疫情情况等。农业市场数据包括市场供求信息、价格行情、生产资料市场信息、价格及利润、流通市场和国际市场信息等。农业管理数据主要包括国民经济基本信息、国内生产信息、贸易信息、国际农产品动态信息和突发事件信息等。

农业农村是大数据产生和应用的重要领域之一，是我国大数据发展的基础和重要组成部分。农业4.0时代，随着信息化和农业现代化深入推进，农业农村大数据将与农业产业全面深度融合，成为农业生产的定位仪、农业市场的导航灯和农业管理的指挥棒，是智慧农业的神经系统和推进农业现代化的核心要素。农业大数据技术架构如图4-2所示。

图4-2 农业大数据技术架构

3.云计算

云计算是利用互联网技术将信息技术处理能力整合成以大规模、可扩展的方式对多个外部用户提供服务的一种计算方式，被信息界公认为是第4次IT浪潮。其优势表现在以下几个方面：①摆脱了摩尔定律的束缚，从提高服务器CPU的速度转向增加计算机的数量，从小型机走向集群计算机、分布式集群计算机，从而优化了计算机计算速度增长的方式；②我国第一台性能超千万亿次的超级计算机曙光“星云”具有大规模数据的计算能力，在新能源开发、新材料研制、自然灾害预警分析、气象预报、地质勘探和工业仿真模拟等众多领域发挥重要作用；③具有大规模数据的存储能力，智能备份和监测使系统的稳定性大幅提高，宕机概率减少；④以计时或计次收费的服务方式为客户提供IT资源，减免客户对于设备的大量采购，而且具有可伸缩的、分布式的设备扩充能力，大大节约了客户信息化建设成本。

图4-3 农业云应用示意图

农业云是指以云计算商业模式应用与技术（虚拟化、分布式存储和计算）为支撑，统一描述、部署异构分散的大规模农业信息服务，能够满足千万级农业用户数以十万计的并发请求，及大规模农业信息服务对计算、存储的可靠性、扩展性要求，农业云应用示意图如图4-3所示。在农业4.0时代，用户可以按需部署或定制所需的农业信息服务，实现多途径、广覆盖、低成本、个性化的农业知识普惠服务，通过软硬件资源的聚合和动态分配、实现资源最优化和效益最大化，降低服务的初期投入与运营成本，极大地提升我国农业信息化的服务能力。(www.daowen.com)

4.移动互联网

移动互联网是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业务，包含终端、软件和应用三个层面。终端层面包括智能手机、平板电脑、电子书、MID（移动互联网设备）等；软件层面包括操作系统、中间件、数据库和安全软件等；应用层面包括休闲娱乐类、工具媒体类、商务财经类等不同应用与服务。移动互联网技术示意图如图4-4所示。

图4-4 移动互联网技术连接世界

移动互联网具有以下四个特性：①终端移动性。移动互联网业务使得用户可以在移动状态下接入和使用互联网服务，移动的终端便于用户随身携带和随时使用。②业务使用的私密性。在使用移动互联网业务时，所使用的内容和服务更私密，如手机支付业务等。③重视对传感技术的应用。有关的移动网络设备向着智能化、高端化、复杂化的方向发展，利用传感技术能够实现网络由固定模式向移动模式的转变，方便广大用户。④有效地实现人与人的连接。在移动互联网的未来发展方向中，实现人与人的连接。人的联网，是移动互联网应用的一个非常重要的方面。任何的时代产物必然是产生于人们的需求中，在移动互联网的发展过程中，注重客户和消费者的需求，市场的发展状态，将会获得更为宽广的发展前景。

5.空间信息技术

空间信息技术是20世纪60年代兴起的一门新兴技术，于20世纪70年代中期以后在我国得到迅速发展。该技术主要包括卫星定位系统、地理信息系统和遥感等的理论与技术，同时结合计算机技术和通信技术，进行空间数据的采集、测量、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。空间信息技术应用示意图如图4-5所示。

图4-5 空间信息技术应用示意图

在农业4.0时代，空间信息技术将在土地利用动态监测与资源调查、农业自然灾害监测与评估、农业精细作业、农作物长势监测与估产、农业病虫害监测等方面得到广泛应用。加快对空间信息技术研究，并在农业中推广应用，将会推动农业资源利用的精准化，促进农业可持续发展。

6.人工智能技术

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该技术的研究领域包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”（见图4-6）。

图4-6 人工智能技术应用

在农业4.0时代，人工智能在农业中的应用主要体现在农业智能装备及机器人、虚拟现实技术等方面。人工智能技术将贯穿于农业生产的产前、产中、产后各阶段，以其独特的技术优势提升农业生产技术水平，实现智能化的动态管理，实现以机器全部或部分代替人的劳动，减轻农业劳动强度，具有巨大的应用潜力。