導(dǎo)語(yǔ)

科普：VR技術(shù)

也稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將用在何處?也許令人意向不到的是，VR技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，也會(huì)掀起一陣新風(fēng)潮。將VR技術(shù)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，不僅能夠加深對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)的了解，同時(shí)也能更好的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增值。

虛擬農(nóng)業(yè)

Virtual agriculture

虛擬農(nóng)業(yè)是應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和可視化技術(shù)，在計(jì)算機(jī)和Internet的支持下，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、教學(xué)（包括農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣等）、加工、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)在計(jì)算機(jī)上的模擬和再現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效益和可持續(xù)發(fā)展為目的的技術(shù)系統(tǒng)。

1、模擬動(dòng)植物的整個(gè)生長(zhǎng)周期。傳統(tǒng)的農(nóng)學(xué)、畜牧獸醫(yī)學(xué)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，往往要觀察測(cè)試動(dòng)植物的一個(gè)生育期。對(duì)作物，需1年，對(duì)動(dòng)物，則要多年。而虛擬農(nóng)業(yè)用計(jì)算機(jī)可視化地模擬動(dòng)植物在各種水肥、營(yíng)養(yǎng)脅迫條件下的發(fā)展過程，用戶操作計(jì)算機(jī)，不但可以了解動(dòng)植物生長(zhǎng)全過程中各種鮮、干物質(zhì)積累的性狀，還可以從不同視角了解動(dòng)植物的逼真形態(tài)。

在計(jì)算機(jī)支持下，幾秒內(nèi)就能模擬動(dòng)植物的整個(gè)生長(zhǎng)周期，不必用很長(zhǎng)時(shí)間實(shí)地種或養(yǎng)動(dòng)植物，一次模擬實(shí)驗(yàn)只需幾分鐘，即可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大大加快了實(shí)驗(yàn)的速度，減少了實(shí)驗(yàn)的投人，而且還可以完成在自然條件下難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)研究。

在進(jìn)行觀察分析時(shí)，可以獲得動(dòng)植物生長(zhǎng)過程中各參數(shù)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，一改傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中難于定量化研究的局面，為精確農(nóng)業(yè)提供依據(jù)。

2、加深對(duì)作物生理的研究和對(duì)作物生命的理解。虛擬農(nóng)業(yè)研究可以縮短農(nóng)業(yè)領(lǐng)域重大項(xiàng)目研究的時(shí)間，節(jié)約經(jīng)費(fèi)?？梢源龠M(jìn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的基本理論研究，更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐檢驗(yàn)，反過來(lái)推動(dòng)虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)農(nóng)業(yè)科研進(jìn)展。結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)，為模型設(shè)計(jì)、基因型改良等提供指導(dǎo)。

比如，為大幅度提高作物產(chǎn)量，需培育超級(jí)作物品種，為獲得超級(jí)品種需優(yōu)化作物株型，使人們進(jìn)一步加深對(duì)作物生理的研究和對(duì)作物生命的理解。

依據(jù)育種新理論，獲得超級(jí)品種除雜交優(yōu)勢(shì)外還需要改進(jìn)作物株型，可以建立超高產(chǎn)作物品種株型設(shè)計(jì)的虛擬育種系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出不同株型，虛擬其生長(zhǎng)，精確地定量化地模擬其光截獲能力與光合產(chǎn)量形成能力，優(yōu)選出理想株型，這樣就能為育種指明方向，從而減少盲目性。通過虛擬分析害蟲在作物群體三維空間中的藏匿和覓食規(guī)律，確定最佳的噴藥時(shí)間和方式，降低成本、減少環(huán)境污染。

利用虛擬植物模擬農(nóng)藥從噴霧器中噴出后的空間運(yùn)行軌跡，直觀地觀察農(nóng)藥在植物群體中的空間分布與害蟲的位置關(guān)系，從而可確定農(nóng)藥的最佳噴施方法。

利用虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以非常直觀地對(duì)農(nóng)田、森林等復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)研究方法和技術(shù)手段難以觀察到的規(guī)律。還可以尋找一種既能對(duì)付蟲害又不污染環(huán)境的方法，例如通過改變農(nóng)作物形狀或葉子形狀而使害蟲無(wú)法藏身或無(wú)法覓食，以此途徑來(lái)減少害蟲侵襲。此外，還可以利用虛擬作物來(lái)尋找最佳栽培方式。

3、虛擬農(nóng)業(yè)是建立在可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)上的一種仿真農(nóng)業(yè)。在以虛擬作物為研究基礎(chǔ)的農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)中，虛擬作物主要是采用高效的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)環(huán)境因素變化與相應(yīng)的作物生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)，研究作物形態(tài)與環(huán)境關(guān)系的量化作用規(guī)律。虛擬作物系統(tǒng)對(duì)于探索作物理想模型、優(yōu)化生長(zhǎng)調(diào)控措施、構(gòu)建植物形態(tài)及園林設(shè)計(jì)和虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)等很有應(yīng)用價(jià)值。

利用虛擬作物生長(zhǎng)技術(shù)，在虛擬農(nóng)田環(huán)境系統(tǒng)中進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，可部分替代在現(xiàn)實(shí)世界中難以進(jìn)行或雖能進(jìn)行但費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、昂貴的試驗(yàn)。在教學(xué)、科普教育和農(nóng)業(yè)科技推廣領(lǐng)域，可建立虛擬農(nóng)場(chǎng)，與其他智能化農(nóng)業(yè)軟件系統(tǒng)（如專家系統(tǒng)）聯(lián)結(jié)，使學(xué)生或農(nóng)民在計(jì)算機(jī)上種植虛擬作物和進(jìn)行虛擬農(nóng)田管理，有利于教學(xué)和農(nóng)業(yè)科技的推廣。

學(xué)習(xí)者可以從任意角度甚至在作物冠層內(nèi)漫游，觀察作物生長(zhǎng)狀況的動(dòng)態(tài)過程，還可以通過改變環(huán)境條件和栽培措施，直觀地觀察作物生長(zhǎng)過程及最終結(jié)果。這種效果是傳統(tǒng)方式無(wú)法達(dá)到的，對(duì)文化基礎(chǔ)較低的農(nóng)民特別有利，使他們更易于掌握先進(jìn)的農(nóng)田管理技術(shù)。

可以在虛擬環(huán)境中體現(xiàn)植物整個(gè)生長(zhǎng)過程，也可以在短短的幾十分鐘內(nèi)收集到大量的植物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，一改傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)難以量化的特點(diǎn)，為智能化和精細(xì)化農(nóng)業(yè)提供依據(jù)。

VR還可以模擬害蟲的活動(dòng)，確定最佳的噴藥方式和時(shí)間，農(nóng)戶不需要高深的實(shí)驗(yàn)技能，只需要借助設(shè)備仔細(xì)觀察，就能得到第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料。

VR技術(shù)除了可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，還具有教育、觀光的意義。VR技術(shù)使農(nóng)業(yè)教育、觀光具有新的內(nèi)涵。開發(fā)虛擬農(nóng)場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上種田，可以廣大農(nóng)民和學(xué)生更快的掌握先進(jìn)的農(nóng)田管理技術(shù)和農(nóng)業(yè)知識(shí)。佩戴VR眼鏡和頭盔可以身臨其境體驗(yàn)從遠(yuǎn)古到未來(lái)、抑或只是幻想中任意一個(gè)農(nóng)業(yè)場(chǎng)景。

身臨其境VR主題農(nóng)莊，360°頭部跟蹤，讓你想去哪里就去哪里，"心之所想，形之所行"；利用農(nóng)場(chǎng)提供的種子，結(jié)合你所用眼鏡體驗(yàn)看到的視頻，制作一幅美麗的田園農(nóng)場(chǎng)種子畫。

能通過以前的真實(shí)信息在一個(gè)模擬環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物從器官、組織、系統(tǒng)到整體的精確模擬，通過操作者的調(diào)控，“虛擬動(dòng)物”將能模仿真實(shí)動(dòng)物做出各種反應(yīng)，這對(duì)模擬動(dòng)物生存環(huán)境、動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要、遺傳資源固和品種選育等具有重大意義。

用VR和手機(jī)直播，就能將湛江農(nóng)戶養(yǎng)殖沙蟲的情形生動(dòng)展現(xiàn)在投資市民面前。近日，深圳某農(nóng)業(yè)眾籌平臺(tái)采用這一新穎方式，在3分鐘內(nèi)便為湛江農(nóng)戶募集20余萬(wàn)養(yǎng)殖資金。

在廣東省湛江市遂溪縣舉行的這場(chǎng)“互聯(lián)網(wǎng)+信用三農(nóng)”眾籌項(xiàng)目簽約儀式上，“VR+直播”兩個(gè)最前沿的科技手段與最“土”的農(nóng)業(yè)項(xiàng)目結(jié)合在了一起，人們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)用VR眼鏡體驗(yàn)了沙蟲的生長(zhǎng)過程，并用手機(jī)觀看沙蟲生產(chǎn)的直播視頻。生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品的養(yǎng)殖過程，讓大家對(duì)食品安全放了心。近200位投資者通過在線體驗(yàn)， 迅速完成了20余萬(wàn)元沙蟲產(chǎn)品的認(rèn)籌。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用已先后取得一定成功，但在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域尚屬于“明天的技術(shù)”，僅僅處于探索階段。 “虛擬農(nóng)業(yè)”的出現(xiàn)，“虛擬植物”、“虛擬農(nóng)場(chǎng)”、“虛擬果樹修剪操作系統(tǒng)”等初步設(shè)想和實(shí)踐探索，讓我們看到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)定會(huì)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用，將為農(nóng)業(yè)科學(xué)研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展帶來(lái)革新的思路和全新的途徑。