人工智能，驱动林草业现代化变革

来源：中国绿色时报

“人工智能已深入各行各业，林草行业主动拥抱人工智能，深化智慧化引领，这不仅是全面建设智慧林草业的重要举措，更是林草业顺应时代潮流、实现创新发展的良好机遇。”

在深圳举行的第二届中国林草高新技术应用大会上，中国工程院院士、中国科学院沈阳应用生态研究所所长朱教君接受本报记者采访时，强调了人工智能等高新技术对林草事业高质量发展的战略意义。

生态监测亟需人工智能破解难题

面对林草、湿地、荒漠生态综合监测与精准管理的世界性难题，朱教君院士指出，传统的研究与管理方式存在诸多局限。例如，森林的生长周期短则数十年，长则数百年，其空间分布广泛、组成结构复杂，决定森林功能的结构参数多种多样，使得监测工作耗时、费力且量化困难。此外，森林具有动态变化性和全球性特点，多过程耦合、试错成本高，传统的人工监测与管理效率低下，如同“盲人摸象”。

目前，我国正在推进森林“四库”高质量建设，首要任务是深入了解森林“四库”的形成机理、变化规律和库存总量，而这一目标的实现离不开人工智能等高新技术的助力。否则，将难以准确摸清森林“四库”的“家底”，更谈不上高质量建设。

朱教君院士介绍，2018年，在国家林草局委托下，他牵头对“三北”工程40年建设成效进行了综合评估，采用激光雷达-无人机遥感技术，并结合卫星遥感进行尺度转换，利用大数据模型整合地面监测与遥感监测数据，从而确保了评估结果的准确性和可靠性。

2021年，中国科学院启动了“大数据+人工智能（AI）”科研范式变革应用示范项目。其中，辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站（中国科学院清原森林生态系统观测研究站）作为野外生态定位站的唯一代表，开展了人工智能变革林学与森林生态学科研、管理范式的示范研究。研究结果表明：信息化+AI技术变革了立体感知与高效传输的基础数据获取方式，运用遥感和深度学习技术实现森林生态系统实时监测，及时发现森林消长变化，动态评估森林健康状况；结合林业大模型和人工智能方法，建立了面向主要森林类型、区分自然和经营条件下的森林生长收获预估模型体系，推动了森林资源可持续经营管理；采用遥感卫星、无人机、大数据等高新技术，编制了新一代航空数表，支撑森林资源精准监测与质量提升，优化了森林管理决策模式；利用卫星监测、无人机巡护、热成像智能识别等技术，构建了一体化林草火灾监测预警系统，提升了火险预测、火情监控与应急响应能力，推动了森林草原防火的智能化、精细化管理。

以示范研究森林流域的33万株单木调查为例，与传统方式相比，采用信息化+AI技术使数据获取效率提高了500倍，且精确度大幅提升。此外，AI遥感+物联网的立体监测网络使病虫害识别效率提高85%，火情响应时间缩短至10分钟以内……这一系列技术应用的背后，是生态安全屏障的实质性加固。然而，信息化+AI技术目前尚未在林草业高质量发展中得到全面应用，亟需整合信息化+AI成熟技术，赋能林草业现代化建设。

“三化”融合重构林草新质生产力

在大会上，朱教君院士作了“森林生态科研范式变革：数字化、网络化、智能化”的主题报告，并提出了林草系统“三化”递进发展路径：以数字化筑基，实现山水林田湖草沙数据全要素归集；以网络化联通，构建空天地一体化监测体系；最终通过智能化跃升，打造具备自学习能力的生态决策大脑。

他认为，从东北虎豹国家公园的AI生物多样性监测平台，到“三北”工程区的智能造林机器人试验，再到基于遥感卫星、无人机、大数据等技术编制的新一代航空数表，这些实践印证了人工智能不仅是工具革新，更是思维革命。

朱教君院士强调，依托数字化、网络化、智能化驱动的新一代信息与人工智能（AI）技术，不仅能够改变传统森林生态的科研与管理模式，还能促进森林生态系统与气候变化相互影响机制的深入理解，为基于自然气候的森林生态系统可持续管理方案提供支撑。最终，人工智能将推动森林生态系统功能的高效、稳定、可持续发展，实现人与自然和谐共生。林草系统应充分利用数字化、网络化、智能化“三化”技术，在研究、管理、决策、评估等环节深度融合，以重构林草新质生产力。

必须坚守“人机协同”的底线思维

“人工智能可以让我们的认知突破时空局限，但它永远无法替代生态学家对自然规律的深刻理解。”朱教君院士强调，无论人工智能应用多么广泛，我们必须坚守“人机协同”“尊重自然”的底线思维。

由于人工智能监测结果由机器生成，仍需顶级专家与人工智能配合，进行实时评估。例如，一个森林生态系统人工研究可能需五六十年才能得出结果，而人工智能或许两年就能完成，但结果的准确性需要实时监测、评估，发现问题及时完善、优化。为保障人工智能高效运行，经验丰富的顶级专家和实时监测评估体系不可或缺。

展望未来，朱教君院士指出，随着气候智慧林业的不断发展，须尽快创建一个以“数据获取-分析-管理”为核心的新范式，推动行业大模型的建立，促进森林“四库”联动与协同增效技术的实施，助力绿色产业蓬勃发展。与此同时，研发新型智能装备，构建立体感知、林业大模型与AI分析相结合的智慧林草新体系，并发展基于人与自然和谐共生导向的林草管理新模式，已是大势所趋。特别是新一代航空数表与人工智能算法的结合，能够更加精准地实现森林资源的实时监控与质量评估，其所提供的数据支撑是森林资源高效、精准监测的关键基础。该技术的突破与推广应用，直接关系到森林资源可持续管理的未来，必须引起全社会、尤其林业管理部门的高度关注，并迅速付诸实践，以保障森林资源的长远保护与可持续利用。

这位深耕森林生态40年的科学家期待，一场以人工智能为引擎的“生态智慧革命”，正从实验室走向绿水青山，驱动林草业实现现代化变革。

  （办公室  供稿责任人：王忠文）