随着第四次工业革命的快速发展，信息科学技术和多领域科学技术深度融合，诱发新的产业技术革命。新一代信息科技与农业的深度融合发展，孕育了第三次农业绿色革命——农业的数字革命，使农业进入了网络化、数字化、智能化发展的新时代。
在农业数字革命的推动下，世界农业产生了两大变革：一是产生了以智慧农业为代表的新型农业生产方式，让农业生产更加“智慧”、更加“聪明”；二是促进了农业数字经济发展，激活了“数据要素”的价值潜能，赋能数字农业农村新发展。已有研究表明，智慧农业是以信息、知识与装备为核心要素的现代农业生产方式，是现代农业科技竞争的制高点，也是现代农业发展的重要方向。针对现有研究关于智慧农业科学内涵阐释不深刻、国内外智慧农业前沿科技动态把握不全面、未来我国智慧农业发展政策针对性不强等问题，本文拟从系统工程角度对智慧农业内涵进行理论阐释，进一步结合文献深度剖析国内外智慧农业核心关键技术前沿进展，提出未来智慧农业发展的总体布局，为今后一段时期我国智慧农业发展提供方向性指导。
当前，我国正处于向第2个百年奋斗目标迈进的历史关口，大力发展智慧农业，对变革传统农业生产方式，大幅度提高农业资源利用率和生产效率，实现农业高质量发展具有重要作用，对“全面推进乡村振兴，加快农业农村现代化”具有重大意义。2018年9月25日，习近平总书记在黑龙江农垦建三江国家农业科技园区考察时指出，要“大力推进农业机械化、智能化，给农业现代化插上科技的翅膀”。作为“十四五”时期乃至2035年我国推动农业高质量发展的重要建设内容，发展智慧农业正面临良好的机遇。纵观我国农业发展方式转变历程，我国农业在经历了人力和畜力为主的传统农业(农业1.0)、生物−化学农业(农业2.0)、机械化农业(农业3.0)之后，正在大步迈入智慧农业(农业4.0)的新时代。在新发展格局下，积极应对更加严峻的人口、资源、环境与市场的多重约束，探寻通过现代信息科技大幅度提高农业劳动生产率、资源利用率和土地产出率的中国特色智慧农业发展道路，既是新时代“三农”工作的重点，也是建设社会主义现代化强国的客观要求。
以提高主要农业产业的劳动生产率、资源利用率和土地产出率为目标，重点突破农业传感器、农业大数据和人工智能、农业智能控制与农业机器人等智慧农业关键核心技术和产品，实现技术产品自主化；集成建立“信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性化服务”的智慧农业产业技术体系，建成智慧农(牧、渔)场，建立农产品智慧供应链，实现农业生产智能化、管理数字化、服务网络化，农产品流通智慧化、农业农村信息服务个性化，推进知识替代经验、机器替代人工，培育农业智能装备、农业信息服务、农产品可信流通等新产业。到2025年，智慧农业实现跨越发展，农业生产数字化水平由目前的20%提高到40%，农业数字经济占农业GDP比例由目前的8%提高到15%，为实施乡村振兴战略、实现农业农村现代化提供强有力的科技支撑。
（1)攻克农业高精度专用传感器
重点研究以光学、电化学、电磁学、超声、图像等方法为基础的农业传感新机理，研发敏感器件、光电转换、微弱信号处理等核心零部件，研制一批高精度农业传感器，打破国外技术产品垄断。
(2)研制农业智能测控终端
重点研发基于芯片的可进行边缘计算的高端智能终端，农情田间调查、农田巡检、农机作业质量监控、设施种养殖(设施畜禽、设施果蔬、设施水产)环境监控、冷链储运环境监控等低成本智能测控终端，加速技术产品替代国外同类产品的进程。
(3)研发高端智能农机装备
突破场景感知技术，研制负载动力换挡、无级变速、支持高效作业的柔性执行器件和智能操控系统，研制大马力自主驾驶拖拉机、机械除草机器人、大载荷无人植保机、农产品分拣分级机器人、农产品冷库装卸机器人、授粉机器人、畜舍巡检作业机器人等。
(4)构建主要农业产业大数据云平台
重点突破农业知识图谱构建、虚拟现实、农业协同决策、数字孪生、农业大数据云服务等核心关键技术，促进大数据和农业深度融合。
(5)建设智慧农(牧、渔、林)场
重点突破农业无人自主系统复杂工况感知、智能决策、任务与路径规划、多机协同智能控制、自主作业装备等核心技术，建设无人化或少人化的智慧农场。
(6)构建主要农产品智慧供应链系统
重点突破智慧冷链数据深度感知、保质储运智能化和可信区块链技术，开发农产品供应链需求智能匹配系统、保质储运智能调控系统、质量安全区块链追溯系统、农产品供应链区块链信用评价系统和冷链物流智慧监管服务平台，助力农业数字经济发展。
1)要统筹各类政府资源，加强政府支持，突破重点核心技术，实现自立自强；围绕重点领域、重点产业实施一批智慧农业重大项目工程，总结可复制、可推广的模式与经验；
2)制定相关补贴政策，对智慧农业技术产品研发和应用主体给予政策性补贴，减免以智慧农业为核心业务的企业税收，减免农村地区互联网接入和数据传输通讯费用；
3)加强技术标准建设与数据资源共享，尤其要重点加强数据标准、产品标准、市场准入标准等标准的制定，对于进入国内市场的外国企业产品，要求其提供数据接口标准，同时建立国家认可的第三方检测平台。此外，政府部门要在一定范围内开放农业数据，建立共享机制。