赞！这个团队为渔业插上智能化翅膀

走进信息与电气工程学院大楼

一块牌子矗立在一层的走廊里

牌子上写着“国家数字渔业创新中心”几个字

提起这个中心，就要提到

信息与电气工程学院教授李道亮团队

和水产结缘20多年的故事

20世纪末，李道亮正在工学院读博。一个偶然的机会，他参与到“鱼病诊断专家系统”的研发过程中，这个系统是国家“863”计划的子课题，旨在让专家们通过这个系统，实现各种鱼类疾病定名、确定病症、查找病因和提出防治方法。也就是从那时开始，原本研究农业机械化的李道亮开始和水产结下了不解之缘。

李道亮教授所带领的数字渔业创新团队，最早可以追溯到1996年成立的中国农业大学农业信息化研究所，这是国内最早开始农业信息化方面的研究团队之一，2006年更名智能系统研究所，2009年获批科技部国际科技合作基地“中欧农业信息技术研究中心”，2012年12月农业部支持、中国农业大学批准成立中国农业信息化评价中心。2019 年，团队获批成立国家数字渔业创新中心 。

在团队20多年的历史上，团队逐渐凝练了研究方向，目前主要围绕先进传感技术、智能信息处理技术、测控系统与智能装备、农业农村信息化战略等研究方向，面向国家现代渔业重大需求，重点开展水产养殖物联网应用基础性研究、关键技术原型产品研发、高级人才培养和产业化应用。

精准｜测控

为水产集约化养殖点亮信息化的双眼

在信电楼一层无人渔场系统实验室，李道亮的科研助理王亮正在忙碌着。通过手中的控制器，王亮操纵轨道车在养殖缸上方来回巡行，通过轨道车上的摄像头，鱼群的动态影像实时反映在王亮身前的大屏幕上。

王亮展示摄像头拍摄的光学影像和红外线影像

摄像头能做的不仅是拍摄光学影像，轻点几下鼠标，王亮身前屏幕上的影像一分为二，左侧显示光学影像，右侧显示热感影像，这样就可以通过不同颜色，直观感知到鱼群、水和室内空气的温度变化。结合放置在水中的传感器，王亮对于鱼的生存状态等就会有非常全面的掌握。在过去，这套水质监测系统用到的传感器几乎都是国外生产的，为了实现关键技术的自主可控，李道亮带领团队积极攻关，实现了水质传感器的国产化，感知新技术和传感器打破了国外技术垄断。

无人渔场系统集成实验室

在实际的渔业生产中，农民日常大量的劳动就是在投饵、增氧、清理和巡视等领域进行。别小看投放饵料这件事，养过鱼的人都会知道，投放饵料多了，饵料会污染水体，影响鱼的生存；投放饵料少了，鱼又不够吃。怎么增氧、何时增氧更是一个大学问，传统增氧机形成的气泡大，氧气在水中存留的时间却不长。

李道亮决心解决这些问题，通过大数据建模，让计算机学习不同鱼类的活动规律，结合传感器、摄像头检测的数据，系统自动给出是否需要投放饵料和投放量多少的建议，农民只需要在手机上动动手指，就可以实现饵料投放。李道亮团队还改进了增氧机，实现了微米级的气泡释放，让氧气在水中留存的时间更长，从而更加有利于鱼群生长。

以上提到的内容，加上无线传输等技术，共同构成了水产集约化养殖精准测控技术体系，包括感知新技术和传感器、无线跨网适配技术和无线采集控制器、智能决策模型和云平台以及智能渔业装备和机器人。这个体系推动了从过去的经验养殖到数字化养殖的转变，在实现产量、养殖密度、经济效益三提高的同时使损耗、风险和劳动强度大幅降低。目前这一项目产品已经遍布国内主要水产养殖省市， 9个水质参数的传感器产品更是出口到25个国家。仅螃蟹这一品类，其养殖密度就可提高20%左右，用药量降低60%，每年可综合节约1500元/亩。2019 年，这一成果“水产集约化养殖精准测控关键技术与装备”获得国家科学技术进步二等奖。

鱼菜｜共生

在生态共生中实现绿色循环有机耕作

荣誉的取得并没有让李道亮放缓前进的脚步，他始终没有忘记自己到基层解决实际问题的初心，这个初心也来源于 2010 年前后李道亮的一次迷茫，“我已经是正教授了，发文章、写专著对于我本人来说并没有那么急迫的需求，取得的一些发明成果要是只在实验室里也没多大用处。”

李道亮很快就找到了新的努力方向，“到基层去，赢得农民和社会的认可。”在李道亮看来，只有被农民需要，解决了实际生产中的问题，这样的人生才更有意义。

也是带着这样的信念，李道亮团队始终没有停下前进的脚步，他们推出了综合性的鱼菜共生智能工厂系统，实现了养鱼和种菜的和谐共生。

在国家渔业中心的实验室里，在种植区放置着4组架子。在组培灯的照耀下，水培植物长势良好。“这里有紫薯、蜜薯、西瓜红、人参薯和板栗薯和结球生菜、紫叶生菜”，提起培养的蔬菜，王亮如数家珍。

李道亮（左）和王亮在查看养殖缸

把养殖缸和水培植物联系在一起的，就是水。养殖缸中养鱼的水，经过沉淀、消毒和生化反应等水处理环节，将对于鱼类有害的氨氮和亚硝氮通过硝化细菌作用，转化为对植物有益的氮肥。在水泵的作用下，水到达蔬菜种植区，成为水培蔬菜的重要原料。而经过水培蔬菜的过滤净化的水，会循环回养殖缸，补充了鱼类生长必不可少的水。

以上就是鱼菜共生系统的简单描述，这也是李道亮团队目前主攻的方向之一。

鱼菜共生其实并不是全新的概念，在我国古代的农耕技术中可以找到这一技术的影子。近代以来，桑基鱼塘、稻鱼共生、稻虾共生更是和鱼菜共生同根同源。

李道亮在查看水培蔬菜

但是李道亮所做的并不是前人技术的简单重复，而是通过工程化的方法把水产养殖和作物种植互联互通起来，实现鱼、菜生长环境的互作组合，建立植物－微生物－鱼三者共生循环系统，从而实现了养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长的生态共生效应，是一种资源节省型的可循环有机耕作模式。更为重要的是，生产的蔬菜与鱼皆为有机鱼与有机蔬菜，在市场上极具竞争力，是符合现代食品消费趋势的一种最好生产模式。与此同时，比单独的养殖与种菜更省空间与资源，更省设备与成本管理投入。

目前，鱼菜共生系统已经在北京、河北、山东、天津、江西、重庆、广东等省份落地，目前正在广州打造的51.1亩第四代鱼菜共生智能工厂，包括传感器、人工智能、机器人、仿生鱼、无人机、5G等新一代技术的系统集成，将实现养殖和种植全程无人化。经初步估计，养殖的产量可达到传统养殖方法的80-100倍。与广州基地同期，江苏、河南、浙江等地也在同步推进。

二十多年来，团队的科研成果在多个地方落地见效，参与了国际农业物联网标准制定，特别是国际物联网标准农业应用标准的制定工作。创建了含9个工作组的水产物联网2.0工作组，创建了中国渔业物联网与大数据产业创新联盟，水产养殖研发的产品分别在莱州明波、四川通威、湛江国联、荣成好当家、天津海发等水产养殖龙头企业得到大规模应用，在江苏、天津、山东、广东、福建、广西、宁夏、新疆等23省市累计推广陆基工厂养殖630万平方米，池塘及近海养殖825万亩，涉及养殖品种31个，新增经济效益96亿元。

团队也获得了多个奖项，团队2019年“水产集约化养殖精准测控关键技术与装备”获国家科学技术进步奖二等奖，同时入选2019中国智能制造十大科技进展（首位），2017年“农业多源信息整合与精准服务技术及应用”获山东省科学技术进步一等奖，2016年“水产养殖精准测控关键技术研发与示范推广”获农业部全国农牧渔业丰收一等奖，2012年“水产养殖先进传感与智能处理关键技术及产品”获天津市科学技术一等奖。 

王亮经常回忆起自己在广州南沙筹建国内第一个无人渔场的经历，那是他代表团队独立在一线和7家项目方对接处理事项。回忆起那段经历，他坦言自己收获很多，“这个过程，对我是一种综合的挑战和历练。经过无人渔场两年的建设，我收获了很多的朋友和认可，我最高兴的是得到了当地农民朋友的认可和赞扬。”从2017年开始，王亮已经担任信息与电气工程学院教授李道亮的科研助理5年的时间了，如果算上读研究生的时间，他在李道亮身边已经8年的时间，在这期间他从一个硕士生成长为团队的技术骨干，李道亮更是称赞他“可以胜任一个企业的总工程师”。王亮只是李道亮团队220多名教学科研人员和研究生的缩影。目前在农业信息先进感知和智能处理领域，团队无论在发表高水平论文数量还是在产业化应用等方面都已经走在了全国的前列，而这些都与团队带头人李道亮密切相关。

哲学｜思维

个人发展和带好团队的制胜法宝

2003年对李道亮是一个人生重要节点，在那一年，年仅32岁的他获评教授，当时他仅工作了4年时间。在此之后，他的荣誉更是不断增加：入选教育部新世纪人才、科技部中青年科技领军人才、农业农村部杰出科研人才、中央组织部“国家高层次人才支持计划”、教育部人才项目特聘教授（“长江学者”），同时也是全国创新争先奖、北京市优秀共产党员、中国青年科技奖、全国优秀科技工作者、霍英东青年教师基金获得者。可以说李道亮个人已经非常成功，而他也将自己的成功归纳为十二个字：“始于梦想，基于创新，成于实干”。一路走来，李道亮每一步都有着清晰的目标。由于家里穷，李道亮童年是在吃窝头中度过的，“那时最大的理想就是要吃上馒头，所以我要考大学”，李道亮这样表述自己人生中的第一个目标。既然定下了梦想，那接下来就是一步一步地实干，在无数个挑灯夜战的晚上，定下的目标也成了对前行最好的激励。上了大学，李道亮有个自己定下了要做最优秀学生的目标，也正是这个目标，激励着李道亮从山东农大考研来到了中国农大，“因为农业领域的领头羊就是中国农大，所以我就来了”。

李道亮在国家数字渔业创新中心

在工作后，李道亮的目标又集中在教学科研和解决生产实际问题上。2004年，李道亮在访问欧盟国家农场时发现，欧洲国家软硬件一体化养殖已形成规模，由此带来的生产效率和经济效益极为显著。这也让他意识到，仅靠软件是来推动中国农业现代化是不够的，养殖系统的硬件“缺口”必须补上。于是，在充分吸收国外先进经验的基础上，李道亮以传感器、生长模型、智能机器人及战略研究“四位一体”的思路，构建团队全面发展、助力智慧农业的新格局。上文提到的鱼菜共生等系统也就一脉相承了。在李道亮的办公桌上，摆放着两本书籍《毛泽东年谱》和《毛泽东传》，这是李道亮非常珍爱的两本书，只要有时间就会翻阅研读，“毛主席非常伟大，毛泽东思想博大精深，我也尝试用毛泽东思想去指引团队建设。”实行社会主义制度和集中优势兵力攻关，这是李道亮在构建团队上非常重要的原则。在不违反原则的前提下，团队经费按社会需求导向打通使用，这就保证了很多相对冷门但重要的研究可以开展；集中优势兵力也让团队能够在短时间内集中攻关，以最快的速度解决问题、产出成果。此外，产业化和体系建设也是李道亮在团队建设上非常看重的内容。

李道亮团队研制的无人渔场大数据平台，显示屏上方是团队文化

在国渔中心的墙上，有20个字“奉献 团结 勤俭 节约 求是 创新 勤奋 进取 开放 发展”，这是李道亮团队的文化，也是李道亮团队不断取得成绩的制胜法宝。目前，团队成员已经达到200多人，其中专任教师40多人，横跨5个数字渔业场景。李道亮把团队人员分成不同战斗单元，“在福建做机械装备机器人，在怀柔做核心的研发，在山东做电子通信等技术”，提起布局，李道亮如数家珍。在李道亮的规划中，整个团队在全国将形成总中心和分中心的布局，而位于学校的实验室无疑是总中心，提供原始创新，由各地的分中心结合实际进行孵化并最终走向市场，形成产业化。对于具体的运行机制，李道亮打了一个烧水的比方，“我们要把水在农大烧到60度，水流到位于各地的分中心，在那里把水加热到100度烧开，这就形成了合力”。在李道亮的运筹帷幄下，目前团队在农业信息先进感知和智能处理领域已经走在了全国的前列，团队每年在高水平期刊上发表的文章位于全国各科研院所、团队的首位，已在本领域国内外期刊上发表学术论文305篇，其中SCI论文220篇，最高影响因子14.9， SCI总引用6146次。在水产养殖水体传感器、测控模型与方法、无线测控装备等方面获得国家授权发明专利51件，公开国家发明专利47件，率先构建成了一个完整的水产养殖物联网技术体系，引领了国内水产物联网的发展方向；制定水产养殖传感、感知数据、传输网络、控制装备等技术国家标准4项、行业标准5项、地方标准1项。

教书｜育人

让团队中的每一个人都能获得成长

2022年是徐先宝师从李道亮的第4个年头，他的身份也从硕士生变成了2021级农业电气化与自动化专业的博士生。回望过去的道路，他发现相比本科时，自己的眼界开阔很多，个人能力也得到了提升。徐先宝在读本科时就听说过李道亮，当时本科学校的老师提到李道亮在信息处理等领域很有建树，这也让徐先宝有了拜师李道亮的心思。在顺利进入师门后，徐先宝也发现李道亮带学生的独到之处，“李老师有一套培养的体系，跟着他能学到很多在其他地方学不到的东西”，提到李道亮，徐先宝推崇有加。李道亮的人才培养可以分为四个步骤：写综述－写专利－做实验－写文章。在李道亮看来，这是一个从培养学生视野、创新思维到踏实精神到受打击能力的过程。学生的弹性是无比巨大的，只要教对方法、给出标准、指明道路，他自己去努力就可以提高。

徐先宝（右）和王亮查看水下机器人

徐先宝就亲身感受到了李道亮这一套培养方法的好处。在写第一篇综述时，由于本科和研究生跨了领域，徐先宝进展很不顺利，但是李道亮一直鼓励他，到现在徐先宝还能记得导师的话语，“每个人在面临新的收获的时候都需要去学习，你要有足够的勇气去克服困难，有困难不要怕，有困难才有创新的点。”也是在导师的鼓励下，徐先宝的论文在经历拒稿后认真修改，终于发表。李道亮的团队人数已经超过了200人，随着人员的增加，研究选题的重合也成了大概率事件，为此，团队也想出了共享思路的办法。团队老师每年会集中做出2倍于进团队学生人数的创新选题，学生入学第一时间就可以查阅和确定自己的选题，从而避免学生之间的研究课题冲突，并且帮助学生在前人研究的基础上少走弯路。现在，徐先宝正在攻读博士学位，他的研究方向也从氨氮传感器研究转向水中溶解氧传感器的失效机理研究。他对未来也充满了信心。

国家数字渔业创新中心实验室

在李道亮的团队中，获得成长的不仅是学生。王亮从2017年开始担任李道亮的科研助理，在此期间，他参与了技术研发、课题执行、日常管理和产业化服务等多项工作，锻炼了过硬的本领，积累了多项成果和经历。目前，他即将到英国萨里大学继续深造，未来计划在剑桥大学完成博士后回国，回到团队继续成为数字渔业的科研人员。

2022年，李道亮团队部分成员合影

在王亮即将踏上新征程的同时，李道亮对团队的未来规划也在实行中，“世界发声，产业发力”是李道亮的核心思路，就是要做到瞄准世界先进技术发表SCI等高水平论文，同时技术成果要能落地，加强与企业的合作，转化成市场可以接受的新型产品。“国家数字渔业创新中心要为国家数字渔业发展打造战略科技力量”，李道亮这样表述国家数字渔业创新中心的定位。

为此，他和团队仍将奋勇向前。

来源｜刘铮编辑｜沈丽娟 郑诗盈责编｜赵竹村 于哲 姜萍萍 赵洋阳支持｜“双一流”文化建设项目

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