数字乡村发展研究报告——逻辑架构、突破重点与可持续模式探索（2024年）

数字乡村发展研究报告 ——逻辑架构、突破重点与可持续模式探索 （2024年） 中国信息通信研究院政策与经济研究所中国人民大学农业与农村发展学院2024年8月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院、中国人民大学农 业与农村发展学院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院、中国人民大学农业与农村发展学院”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 前言 数字乡村是乡村振兴的战略方向，也是以信息化驱动中国式现代化的具体行动。自2018年“中央一号文件”首次提出“实施数字乡村战略”以来，数字乡村建设的顶层设计、标准规范逐步完备，数字基础设施持续完善，智慧农业、乡村数字经济、乡村数字治理与乡村数字普惠服务等重点领域典型应用与优秀实践不断涌现，首批国家级数字乡村试点工作顺利如期完成，第二批国家数字乡村试点工作正式开展部署，农业农村数字化发展成效凸显。但也要看到，当前数字乡村建设还面临着区域数字化不均衡、生产领域数字化转型亟待深化拓展、强感知与可持续的乡村数字化发展模式有待探索等挑战，需要持续开展综合性跨界研究、明晰短板挑战与发展路径、探索构建数字乡村各领域商业可持续发展模式，扎实推进数字乡村建设再上新台阶。 鉴于此，本报告旨在从理论与实践层面对数字乡村建设的逻辑架构、突破重点与可持续模式进行研究，一方面希望通过交叉学科、产学研综合分析，为数字乡村建设再上新台阶提供支撑；另一方面希望聚焦数字乡村建设过程中面临的实际问题、真实需求痛点和切实发展挑战，尝试给出商业可持续、农户强感知的建设路径与方案。报告主要观点包括： ——有力有序推进数字乡村建设，需要深入分析数字乡村的基础架构、底层逻辑及关键组成，构筑一个包含信息提取、传输、处理、存储和利用等在内的完整数字孪生“大闭环”。其中，任何一个节点存在未连接的问题，整个数字乡村的数据驱动就难以有效实现；任何一 个数字乡村应用场景如果仅有硬件设施而缺乏配套控制软件与算法模型，整个系统就难以实现精准化、智能化、集约化运行。 ——数字乡村不是智慧城市在农村地区的简单复制。加速推进农业农村数字化进程，需要明确乡村核心功能、实际需求，以及发力重点，以“真正”而非“形式”的数字化解决方案解决好农业农村发展的难点、堵点与弱点。 ——数字乡村建设需坚持系统性、创新性思维，着力探索商业可持续与农户强感知的建设模式。一方面，需要各部门汇集有效资源、强化协同合作，聚焦乡村产业、治理、服务等重点领域明确短期目标，开展重点攻关，切忌“大而全”“撒胡椒面”。另一方面，需要解决好“最初一公里”设计研发和“最后一公里”居民应用等问题。当前，开展数字乡村的政策实践者、产品经理与工程师对于农业农村数字化发展的实际情况、重点需求，以及应用场景理解不深，部分平台与产品“不痛不痒”“功能错位”是制约数字乡村走深向实面临的重点挑战。 ——加快推进数字乡村建设，需要聚焦提升建设方案的系统性、整体性和协同性，促进产业数字化和数字惠民服务先行发展，提升重点群体数字能力，构建农民共建共享的数字乡村建设新格局。 感谢中国电信广西公司、中国移动云南公司、中国联通数字乡村研究中心、华为TECH4ALL团队、淘天集团乡村振兴研究中心、腾讯研究院、杉数科技、智多莓等在案例发掘、内容撰写与报告修订等 的大力支持1。研究报告仍有诸多不足，望请各界批评指正、共同进步。 1报告相关研究同时得到国家社会科学基金重大项目“乡村振兴背景下数字乡村发展的理论、实践与政策研究”（20&ZD164）、国家自然科学基金项目“数字金融发展在农村金融空间配给缓解和实体经济金融普惠中的作用研究”（71973146）、中国博士后科学基金面上项目“数字乡村发展对农村居民家庭消费的影响研究:理论机制与实证检验”（2022M710208）的支持。 目录 一、数字乡村的基础架构和底层逻辑1 （一）数字孪生：数字乡村运行的基础逻辑架构1 （二）数字乡村数字孪生架构建设重点领域4 二、从架构到价值：数字乡村建设的保障条件、首要任务与价值取向6 （一）保障条件：高质量的数字基础设施建设6 （二）首要任务：提升产业数字化水平9 （三）价值取向：更加强调数字包容性13 三、数字乡村建设政策现状与总体趋势17 （一）数字乡村顶层设计逐步完善17 （二）重点领域创新探索加快推进19 （三）数字乡村政策体系的演进脉络与关注重点22 四、新阶段数字乡村建设面临的问题与挑战25 （一）部分地区缺乏系统思维和整体规划，协同效率较低25 （二）部分领域建设运营面临融资与盈利挑战，商业模式可持续性不强26 （三）部分项目忽视城乡居民数字素养差异，农民参与感和获得感较弱28 五、数字乡村建设创新模式与典型案例：基于商业可持续与强感知视角31 （一）农村与偏远地区轻量化基础设施建设探索：华为AirPON网络基础设施建设方案32 （二）千兆光网下的大田精准化生产：金福农业联合多方打造智慧火龙果生产方案36 （三）边远国营农场的“人工智能+”升级：金平农场与智多莓协力构建智慧柚子种植体系42 （四）人工智能在农资供应链领域的应用：杉数科技与六国化工建设农资数字化产销协同平台47 （五）数据驱动下的农产品产供销一体化方案：盒马村“新零售+订单农业”解决方案52 （六）政企联动推动农文旅融合发展探索：安徽歙县与阿里巴巴共探盘活乡村资源的数字方案57 （七）以人为核心的乡村治理数字化探索：腾讯“为村”平台62 六、数字乡村建设的路径优化建议67 （一）提升数字乡村建设系统性、整体性和协同性67 （二）聚焦重点领域加快数字乡村建设先行先试68 （三）构建农民共建共享的数字乡村建设新格局69 参考文献70 图目录 图1数字乡村的基础理论框架3 图2数字乡村发展与县域创业发生率的相关关系13 图3华为小型轻量高集成的AirPON设备34 图4牧民通过手机查看牦牛实时状况35 图5华为全光网络FTTR解决方案38 图6火龙果智慧喷淋系统39 图7智慧农业云平台界面40 图8火龙果基地万亩灯海景观41 图9基于参数和作物模型的智慧种植模式45 图10智能化管理模式下灌溉任务执行示例46 图11供应链“决策大脑”架构图48 图12农资运销面临的难点与痛点49 图13农资产销协同的流程图51 图14盒马“产-供-销”一体化示意图54 图15海上盒马村订单式生产基地55 图16歙县项目架构图59 图17歙县数字乡村馆一览60 图18为村耕耘者知识分享平台65 图19为村项目“村级事务管理平台”小程序65 一、数字乡村的基础架构和底层逻辑 数字乡村是伴随网络化、信息化和数字化在农业农村经济社会发展中的应用，以及农民现代信息技能的提高而内生的农业农村现代化发展和转型进程，既是乡村振兴的战略方向，也是以信息化驱动中国式现代化的具体行动：一方面，数字乡村建设的主体不仅仅是农业产业的数字化，而是包含了农业、农村、农民三个方面的整体性战略布局，是数字技术与“三农”问题的全方位有机结合；另一方面，数字乡村建设的内容不仅局限于电子商务或者是智慧农业等产业数字化内容，而是包涵了农业农村生产、生活、治理、服务、生态等的系统性措施，是全面弥合城乡数字发展鸿沟，以数字化、网络化、智能化带动农业农村现代化的创新政策实践。数字乡村的核心是通过数据高频、高速、高效的流动应对复杂自然与社会环境的不确定性，缓解城乡资源配置的不均衡性。因此，建设以“数据驱动”为核心的数字乡村需要形成包含标准、硬件与软件，以及开发者与应用者等在内的完善数字生态，构建一个集“感知、传输、存储、计算、应用”为一体的数字闭环。 （一）数字孪生：数字乡村运行的基础逻辑架构 1948年，诺伯特·维纳（NorbertWiener）的代表性著作《控制论 （Cybernetics）》问世，用统一的数学观点讨论了通讯、计算机和人类思维活动，标志着一个时代的开启。《控制论》是关于系统内秩序维持的一般法则，该书的副标题为“关于在动物和机器中控制与通信的科学”，维纳认为任何系统（包括物理系统、生物系统和社会系统）都 按照一定的秩序运行，并都表现出从有序向无序、从确定向不确定状态的变化倾向。为保持系统正常运行和系统目标的实现，就需要对系统进行控制。一切能够根据环境实际情况、变化趋势而实现优化的“控制”，都需要构建包含信息提取、信息传输、信息处理、信息存储和信息利用等在内的“大闭环”（所谓的智能与优化不过是这样一个“大闭环”运作的外在表现）。《控制论》以高度抽象的方式揭示了包括生物、机器、经济社会等在内一切简单或复杂系统，在面对不断变化的周边环境与不确定性风险时自主运行的本质规律。 数字技术解构了一个旧世界，建立一个新世界，即数字孪生的世界。数字孪生是维纳《控制论》在数字时代的具体呈现。它始见于2011年美国空军实验室的研究文献，最早用于预测飞机结构寿命和保证结构完整性的过程。当前，伴随着5G、工业互联网、物联网、大数据、人工智能等的推广与应用，工业、能源、交通、水利、城建、自然资源等领域的数字孪生建设日渐提速。数字孪生本质上是用于优化物理对象行为的精准数字化映射，是一种数字技术群综合应用的集成范式。数字孪生根据物质世界客观规律、专业知识、仿真技术、遥感技术等为物理实体在网络虚拟世界创建“孪生体”或应用场景，用以模拟、监测、预测物理世界物体（事务）的状态和行为2（第一次映射，网络虚拟世界“孪生体”的建设）。此后，通过网络、算法、模型等实现与物质世界实现在供需两端的敏捷联系（沟通）、决策的无成本试错（规划）、行动的可能性推演（预测）、虚拟服务的非竞争性供给（共享）， 2数字孪生具有多样化实现形式，一方面它可以表现为“1比1”在虚拟空间还原的仿真模拟场景，例如，工业互联网智能工厂、智慧城市智慧管网等；另一方面也可以表现为抽象化的点对点动态连接，例如，电子商务平台、网约车平台等。 并根据所得出的“最优解”指导物理世界行动（第二次映射，网络虚拟世界“孪生体”对于物质世界的指导与优化）。 伴随着物质世界与网络虚拟世界的实时交互，通过数据的自动化流动应对物质世界中复杂系统的不确定性，实现物质世界组织性与连接性的加强、生产与交易精准性提升和不确定性风险的缓解等。数字孪生是对于传统网络虚拟世界的升级，是当前阶段包括数字乡村等在内的全局、全链、全域数字化发展的基本运行逻辑与底层基础架构。 图1数字乡村的基础理论框架 来源：中国信息通信研究院 感知与传输层。连续性、多维度、标准化的数据采集与感知是数字乡村“大闭环”的起始点。天气气候、土壤河流、市场供需、人口流动等环境信息时刻变化，因此，及时、准确掌握农业农村内外部环境数据情况是实现有效决策、减小不确定性风险的前提。网络为数据在数字乡村“大闭环”的流动提供管道。“大闭环”的构建需要系统中各部分实时连接、互通有无。过往，实现“人与人的连接”是网络设施建设的首要任务。当前，伴随着“5G+工业互联网”等全面开启万物互联时 代，农村地区网络与标识体系、物联网传感器系统逐步成为获取数据的重要来源、传输数据的重要渠道。这为更加及时、全面、准确的完成农业农村各领域的数据采集与传输工作提供了条件。 运算与应用层。科学的决策分析是数字乡村“大闭环”的关键核心。伴随着机器学习、人工智能等数据科学技术的快速发展，一些在获取、存储、管理、分析方面超出了人类计算能力、传统数据库软件工具能力范围的数据逐步被纳入到决策考量范畴，为农业农村实现更高层次决策优化开辟新路径。精准、高效的数字应用是数字乡村“大闭环”的最终表现。智能化、精准化、绿色化、均衡化的农业生产、乡村治理、社会服务是“数字孪生-数字乡村”在农业农村应用的具象呈现。特别是，由于数字孪生空间无视物理距离的特性，数字乡村实现了基于网络的虚拟经济构建、虚拟服务供给，打破了经济社会机会在地理上分布不均的障碍，不断拓展新经济、新模式、新业态；实现了教育、医疗等公共服务的放大利用、低成本共享复用，提升农村地区公共资源的供给总量与质量。推