对标世界农业科技创新前沿技术，聚焦AI+农业主赛道，开展农业大模型、AI育种、农业智能机器人、农业智能芯片、农业智能装备与自主无人系统等核心关键技术创新突破与重大系统装备研发，构建现代农业需求支撑、人工智能理论铺垫、创新技术持续驱动、行业应用标杆验证的农业人工智能技术脉络，形成具有前瞻性、颠覆性创新研究及具有先进水平的原创成果，打造具有国际影响力的农业人工智能源头技术创新高地、智能装备研发基地和产业新质生产力引领产业阵地。
1、农业大模型
研究目标：针对区域、品种、气候、环境、土壤、水分、营养等影响动植物健康生长的众多因素存在不确定性，用于校准传统模型的多模态、长时序数据缺失等问题，以离散多源数据聚合关联、基因发掘、生命环境预测为目标，构建农业领域开放数据集，研发轻量化实用农业大模型和小算力运行的边缘推理系统，突破小模型难以接入农艺专家知识、模型可解释性差和黑盒子排斥效应等技术应用瓶颈，逐步将农业产业全链条协同信息与机器人、基因编辑、合成生物学等技术融合，为智慧农业生态系统构建提供AI科学新范式。
研究内容：建立脉冲神经与时序感知框架，模拟发现气环境变化与生长演变科学规律；研究人机接口稀疏知识唤醒与层次记忆写入模型，实现高可信度的逻辑智能推理决策。构筑演化式推理管线，支持多区域、多品种、多土壤类型的同质异量生产管理策略。研究公用大模型接口与本地模型校正的个性化耦合和领域数据集联合微调理论，突破农业大模型适用的时序记忆对齐、多头注意力训练、意图引导表达、稀疏神经元挖掘、混合专家路径网络优化、强化学习推理等关键技术；构建农业领域多模态开放数据集与知识库，研发大语言模型内置的多智能体系统，构建训练和部署农业大模型的轻量化边缘计算系统；基于大语言模型研究农业多模态数据编码空间映射、语义增强理解、反馈认知响应等跨域融合技术；无人农场“人-机-物-境”交互生成控制技术，研建智能育种、生长模拟、病虫害诊断、生产管理、灾害预警、市场预测和无人农场管理7类农业大模型。
2、AI育种
研究目标：针对生物作物育种表型数据获取通量小、误差大、遗传转化与材料世代筛选效率低等问题，以实现常规经验育种向智能设计育种的技术升级为目标，研发作物全生育期多模态多组学数据获取、解析、融合等技术与设备，研发融合快速加代育种、转基因和基因编辑技术的理想表型与基因型的智能设计模型和系统，揭示重要农艺性状的遗传机理和解析基因调控网络，创新重大功能基因及优良品种定向设计与合成的育种新范式。
研究内容：针对种质资源精准鉴定需求，研究种子表型、质量跨域自适应快速解析算法模型，研发种子综合信息快速采集检测装备；针对作物田间表型数据高通量采集以及作物代谢信息活体无损检测的需求，研发可适应复杂环境的便携式模块化田间表型采集装备、高灵敏度与高特异性的无机离子与活性小分子检测传感器、作物代谢信息智能化高通量检测装备；针对当前植物工厂环境下作物加速育种的光配方与营养液配方不成熟、环境条件与作物育种需求适配性欠佳等问题，研发植物工厂环境下主要作物（小麦、玉米、大豆、苜蓿等）育种加速器；针对作物育种多组学数据融合的需求，整合开发一套针对重要性状（涵盖抗病性、抗逆性、产量以及品质性状等）关键位点筛选的算法体系，构建轻量化模型和因果推断框架，实现基因型与表型从相关性分析向因果机制挖掘的跨越；针对常规育种与分子育种融合发展的需求，突破基于多组学数据的基因编辑脱靶预测、理想启动子元件设计、最优转化体筛选等分子育种智能模型，研发常规育种、分子标记辅助育种、转基因、基因编辑和生物合成的育种智能体引擎，实现复杂育种性状的基因设计、蛋白设计和表型可塑性鉴定，支撑表型组、基因组、蛋白组、转录组、表观组等分子调控机理与环境互作关系的智能化解析等基础研究，研发转基因与基因编辑智能育种系统，覆盖性状研发设计、载体构建质控、遗传转化评估、回交转育等分子育种核心业务场景，助力“功能基因挖掘-载体设计-遗传转化-回交转育-转化体应用”等全链条的分子育种业务智能化升级，实现常规育种与分子育种技术的深度融合与协同创新。
3、农业智能机器人
研究目标：针对我国智慧农业发展需求，紧跟国际技术前沿，聚焦农业生产选择性复杂作业环节，开展具备自主作业能力的农业机器人装备研发，促进农产品优质高效生产。重点突破农业非结构环境信息感知、复杂农艺操作决策、多执行器协同作业控制等共性关键技术，研发柔顺操作执行器、智能动力底盘、农业专用机械臂等核心零部件，研制农田、温室、果园和养殖场景的关键环节作业机器人系列产品，填补国内高端智能农机短板弱项，打破国外技术封锁。依托我国大宗农产品优势产区，建设“机器人+农业”标杆示范场景，探索实践农业机器人产业推广创新模式，推动农业领域高精尖产业创新发展。
研究内容：结合全球农业机器人产业发展趋势，围绕农业机器人信息感知-自主决策-智能控制-自动执行共性难点问题，研究自然环境下复杂农业生产信息感知技术，破解农业作业对象高动态、近色系、多模态、强耦合的信息识别难题，提升机器人作业可靠性；研究复杂农艺操作的自主决策与精准控制技术，探索基于多模态大模型技术的人工技能经验学习与复现，支撑农业机器人自主可靠决策；研究农业机器人多机/多执行器协同作业技术，突破单机/执行器作业效率极限，提升综合生产效率；研发多功能通用动力平台、柔性操作执行器、农业专用机械臂等关键部件，完善农业机器人标准零部件技术链体系，提升“眼-臂-手-足”关键部件对复杂作业任务的适应性、降低产品研发成本；聚焦鲜果采收、整枝打叶、花果管理、秧苗栽植和生产巡检等典型作业场景，创制国产化农业机器人系列标志产品，突破国外技术垄断；依托我国果蔬农产品特色优势产区，创新“农机农艺融合、人机共融协作”技术理念，以农业机器人为核心支撑，打造智慧农业生产示范场景，探索可复制、可推广的产业应用新模式。
4、农业智能芯片
研究目标：以智能化农业高效优质生产为导向，聚焦农业智能芯片的技术创新，重点突破物理芯片（图像、定位等）、智能计算芯片（模型与算法集成）、微流控芯片（水质/土壤检测等）、传感器核心部件芯片化等关键技术领域，构建高精度、低功耗、国产化程度高的农业芯片技术体系。通过芯片级创新，实现对农业环境的实时精准感知、智能决策执行和高效数据处理，解决农业智能化装备“芯片卡脖子”问题，推动全程国产化农业芯片技术的研发与应用，助力建设智慧农业生态系统，提升我国农业装备的自主可控能力和国际竞争力。
研究内容：以芯片技术革新为核心驱动，通过物理感知、智能计算、微流控检测及传感器芯片化等技术创新，构建“端-边-云”协同的农业智能系统，推动农业生产从“机械化”向“芯片化”跃迁，全面实现精准化、高效化与绿色化。开展CMOS近红外增强高分辨率图像传感芯片研发，实现农田环境的高精度光谱分析；研发低功耗北斗/GPS与惯性导航融合定位芯片，支持农田复杂环境下的精准定位与大范围导航；面向农业场景的NPU（神经网络处理器），集成轻量级CNN/RNN模型，结合PID控制算法，研发智能计算芯片，为边缘实时分析赋能；面向精准农业多源污染损害监测，构建多模态光谱学微流控芯片传感器，实现水质/土壤中典型污染物的原位快速自适应传感；开展核心部件芯片微型化和集成化研究，开发低功耗ADC（模数转换器）与信号滤波芯片，集成信号调理电路，提升传感器信噪比，消除农田环境（如震动、电磁干扰）对传感器数据的影响。
5、农业智能装备
研究目标：围绕我国农机装备智能化程度低、作业质量差、生产效率不高等问题，研究面向高质高效牵引的拖拉机机组耕整地作业智能化控制理论与方法，开展大田播种、施肥、喷药精准作业理论方法和智能控制方法，突破种/肥 /药精准施用关键技术；研究联合收获机作业质量在线检测与高效低损多目标融合控制方法，突破大喂入量联合收获机高效低损收获作业智能调控等关键技术。通过基础方法理论研究与核心技术攻关，破解制约我国农机装备智能化程度提升难题，为推动我国农机装备转型升级奠定基础。
研究内容：针对拖拉机耕整地作业存在效率低下、质量不均以及资源浪费的问题，研究拖拉机耕整地作业机组的纵-横-垂三向复杂动力学耦合关系，突破基于主机-机具系统多执行器协同机制的拖拉机耕整地机组高效牵引智能作业控制技术，提高拖拉机耕整地作业的工况适应性。针对大田作物规模化生产条件下种肥药投入不精准、种肥药利用率低以及装备作业质量差、智能化控制水平低的问题，研究不同土壤环境下播种量、施肥量、播种深度等农艺参数与作物产量的影响机制，构建最优播种参数决策模型；研究播种作业电驱化精准执行控制方法，研制电驱高速精量播种控制系统，创制高效智能播种装备。针对国产主粮作物收获装备作业效率与智能化程度低，对不同作物适应性差等问题，重点研究收获机作业质量在线检测方法、高效低损多目标融合控制策略、大喂入量收获机整机多部件协调控制方法，突破智能收获控制技术，创制智能联合收获装备。
6、自主无人系统
研究目标：针对农作物生产农机农艺融合匹配性差、种收环节用工多、成本高、生产决策机理性模型缺乏、田间管理精细化程度低等难题，以典型经济作物田间生长管理模型构建、宜机化品种筛选、规范化种植模式设计、无人作业控制系统研制为目标，创制农业全程无人化生产技术系统与智能装备，开发具有作业应用场景自适应、生产管理智能决策和多机高效协作等功能的全流程智能化生产管控云平台，并开展典型规模化经济作物全程智能化生产技术生产性验证。
研究内容：创新构建典型经济作物“人-机-物-境”共融的交互感知与智能决策大模型，研发自主路径规划、机耕道优化、作业分区、多目标检测、精准对行、智能避障、机具挂配、多机协同作业等自主人系统控制技术及系统；构建宜机化育苗、沙粘土壤平整、起垄-铺管-覆膜-栽种一体作业、无人运输等无人化共性技术装备；创制苗盘自动输送、柔性智能投苗、栽深仿形调控、高速可变距栽植器、漏苗监测、多穴盘储存装置、穴盘回收装置等可前装与后装智能部件；面向不同类型经济作物，研发扶拢导正、高频振动挖掘、仿形割台、自适应喂入、切缨拉齐、柔性夹持、高速去皮剥叶、多级清选分离等低损高效收获关键技术和功能部件，研发农业耕种管收无人化作业系统；设计不同产业无人化生产作业技术模式，构建具备无人化生产场景生成、作物生长与机具作业动态模拟、作业过程调优控制、生产效益评估等服务的无人化生产管控平台，为典型经济作物无人化生产提供成套先进技术体系支撑。