智慧農(nóng)業(yè)海外案例

編譯/夏溦

智慧農(nóng)業(yè)海外案例

編譯/夏溦

為了養(yǎng)活到2050年將增至9.6億的全球人口（糧農(nóng)組織預(yù)測(cè)），農(nóng)業(yè)部門(mén)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。盡管可用耕地有限，對(duì)淡水的需求不斷增加（農(nóng)業(yè)消耗掉了全球淡水供給的70%），并且還有其他不可預(yù)測(cè)的因素，例如氣候變化的影響（聯(lián)合國(guó)最近的一份報(bào)告指出，氣候變化可能會(huì)導(dǎo)致植物和動(dòng)物生命周期中季節(jié)性事件的變化），但這一目標(biāo)必須實(shí)現(xiàn)。

解決這些問(wèn)題并提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量的方法之一就是“智慧農(nóng)業(yè)”，讓農(nóng)業(yè)更智能、更有連接性。

你可能并不認(rèn)為農(nóng)民是信息技術(shù)的密集使用者。但是，從有最早的紀(jì)年開(kāi)始，農(nóng)民就已經(jīng)借助歷史數(shù)據(jù)來(lái)提高產(chǎn)量了。現(xiàn)在，有各種各樣、不同周轉(zhuǎn)率的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以用來(lái)幫助農(nóng)業(yè)企業(yè)創(chuàng)造更合理的圖景，從用于收集土壤和天氣信息的傳感器、公告、社交媒體網(wǎng)站到全球定位系統(tǒng)信號(hào)等。新技術(shù)，例如預(yù)測(cè)分析和商品價(jià)格優(yōu)化等，還能幫助農(nóng)民預(yù)測(cè)和調(diào)整市場(chǎng)盈利、天氣條件以及其他一些條件。可以說(shuō)，智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)在發(fā)生。

本文將首先闡述農(nóng)業(yè)部門(mén)的目標(biāo)，隨后具體給出兩個(gè)智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用案例，讓讀者能夠?qū)χ腔坜r(nóng)業(yè)有個(gè)全方位的認(rèn)識(shí)。最后，本文還將簡(jiǎn)要指出智慧農(nóng)業(yè)推廣所面臨的若干問(wèn)題。

農(nóng)業(yè)部門(mén)的目標(biāo)

農(nóng)業(yè)像往常一樣的運(yùn)作顯然不是一個(gè)應(yīng)對(duì)食品安全、全球變暖、資源稀缺（尤其是淡水供應(yīng)）的好選項(xiàng)。農(nóng)業(yè)必須變得更具有資源智慧性和氣候智慧性。以淡水為例，在世界上的一些地區(qū)，目前它已經(jīng)成為了一種挑戰(zhàn)。由于糧食供應(yīng)量必須增加，而降水模式變得更不穩(wěn)定，因此這一問(wèn)題的規(guī)模正在不斷擴(kuò)大。在接下來(lái)的幾十年，如果按正常情況發(fā)展，農(nóng)業(yè)中的總淡水供給將變得不可持續(xù)，因此農(nóng)業(yè)必須要適應(yīng)水資源緊缺這一現(xiàn)狀，讓每一滴水都能生長(zhǎng)更多的作物。

因此，農(nóng)業(yè)部門(mén)最重要的目標(biāo)應(yīng)該是優(yōu)化資源的加工和使用，以及有效利用現(xiàn)有耕地。而物聯(lián)網(wǎng)可以讓所有這些實(shí)現(xiàn)。它可以增加產(chǎn)量，也可以提高農(nóng)業(yè)的質(zhì)量。值得注意的是，農(nóng)業(yè)部門(mén)的目標(biāo)不應(yīng)當(dāng)是“工業(yè)化”農(nóng)業(yè)，而應(yīng)該是讓農(nóng)業(yè)更有效、更可持續(xù)發(fā)展和具有更高的質(zhì)量。因此，不應(yīng)當(dāng)尋求革命，而是應(yīng)該通過(guò)使用以數(shù)據(jù)為中心的技術(shù)重新詮釋耕作方法，并且這一重新詮釋?xiě)?yīng)當(dāng)放在農(nóng)村地區(qū)的新愿景中。智慧農(nóng)業(yè)這一理念驅(qū)動(dòng)了像IBM公司的深雷這樣的項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中，天氣和土壤的測(cè)量數(shù)據(jù)包括來(lái)自傳感器的農(nóng)場(chǎng)各點(diǎn)數(shù)據(jù)，衛(wèi)星或飛機(jī)拍攝的多光譜田地圖像，灌溉系統(tǒng)的特征，和施肥和殺蟲(chóng)的需求等，再加上精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)，所有的這些都可以幫助農(nóng)民在關(guān)于種什么作物，何時(shí)澆水，何時(shí)施肥以及何時(shí)收獲等方面，做出優(yōu)化決策。

另外，農(nóng)業(yè)部門(mén)有巨大的減少溫室氣體（greenhouse gas，GHG）排放的潛力。因此，減少農(nóng)業(yè)中與土地使用變化相關(guān)的溫室氣體排放也必然是農(nóng)業(yè)部門(mén)的第一目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可持續(xù)的強(qiáng)化值得推廣。可持續(xù)的強(qiáng)化是指幫助種植者在同樣的土地上生產(chǎn)更多的作物，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生更小的影響。我們需要改進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、方法和知識(shí)。例如，傳感器技術(shù)可以測(cè)量作物的營(yíng)養(yǎng)狀況，從而讓農(nóng)民精確地對(duì)田地施以適量的肥料。歐洲農(nóng)民還使用硝酸鹽類(lèi)肥料，它們對(duì)環(huán)境的影響較小，同時(shí)也對(duì)氣候較好。

智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用案例

FarmLogs

年復(fù)一年，農(nóng)民都在經(jīng)受各種變數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)的折磨，而不可預(yù)知的天氣和多變的土壤條件是最大的挑戰(zhàn)，它們使農(nóng)業(yè)變得更象是一場(chǎng)賭博。現(xiàn)在，農(nóng)業(yè)已經(jīng)發(fā)生了永久性的改變，技術(shù)可以幫助農(nóng)民使用更少的資源生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。這一行業(yè)的下一波大的轉(zhuǎn)變將會(huì)來(lái)自數(shù)字科學(xué)，也就是將我們?cè)谑澜缟蠐碛械男滦畔?yīng)用到農(nóng)業(yè)中，幫助農(nóng)民通過(guò)使用它們來(lái)充分利用農(nóng)場(chǎng)中的每一英畝的土地。如同在金融服務(wù)、醫(yī)療保健、交通運(yùn)輸、制造業(yè)和其他行業(yè)中一樣，將正確的數(shù)據(jù)帶到管理農(nóng)業(yè)運(yùn)作的決策過(guò)程中的能力同樣也至關(guān)重要。

26歲的Jesse Vollmar曾經(jīng)是美國(guó)密歇根的一名農(nóng)民，成長(zhǎng)在一個(gè)五代從事農(nóng)業(yè)的家庭。2012年，他成為數(shù)據(jù)分析公司FarmLogs的共同創(chuàng)始人。僅僅三年的時(shí)間，到2015年，有超過(guò)20%的美國(guó)農(nóng)場(chǎng)都在使用FarmLogs。Vollmar表示，今天的數(shù)據(jù)中心技術(shù)能夠讓他做到在短短幾年前，不訪問(wèn)超級(jí)計(jì)算資源就根本不可能做到的事情。農(nóng)民現(xiàn)在可以看到農(nóng)場(chǎng)中的每一英畝土地，并且判定如何管理它，特別是管理存在于任何特定位置的土壤和作物健康問(wèn)題。

FarmLogs使用由高端計(jì)算技術(shù)推動(dòng)的軟件算法，分析來(lái)自公開(kāi)可用數(shù)據(jù)和放置在農(nóng)業(yè)設(shè)備上的傳感器中的信息，能夠?qū)?shí)時(shí)的土地?cái)?shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)上。這使得農(nóng)民可以知道田地的實(shí)時(shí)表現(xiàn)，而在過(guò)去永遠(yuǎn)無(wú)法做到這一點(diǎn)。他們可以實(shí)時(shí)看到農(nóng)場(chǎng)中發(fā)生的所有的事情，例如收獲數(shù)據(jù)、種植條件和植物健康等。根據(jù)土壤條件、降水量級(jí)別和其他一些田間現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)上進(jìn)行分析，可以幫助農(nóng)民在任何給定的日期或時(shí)間調(diào)整資源。

在作物生長(zhǎng)進(jìn)程中，水是個(gè)巨大的影響因素。FarmLogs中具有特定的功能，能夠幫助全國(guó)的農(nóng)民監(jiān)測(cè)田間降水量，獲得更好、更高分辨率的田間數(shù)據(jù)。擁有更好的技術(shù)，就能幫助農(nóng)民做出更明智的決策，來(lái)決定在何時(shí)灌溉，何時(shí)推后。不需要驅(qū)車(chē)外出檢測(cè)雨量計(jì)，農(nóng)民就可以看到每塊地累積了多少降雨。農(nóng)民可以更有效地控制運(yùn)營(yíng)和物流，甚至可以基于過(guò)去10年的降水歷史評(píng)估新農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)率如何。

FarmLogs分析幾乎整個(gè)美國(guó)的極高分辨率的多光譜圖像，從而可以精確到5×5米的大小，測(cè)量在過(guò)去五個(gè)收獲季中植物成長(zhǎng)的健康情況。這就為農(nóng)民了解和量化可變性創(chuàng)建了基準(zhǔn)，幫助其基于FarmLog的建議做出決策。這些數(shù)據(jù)不僅能夠讓農(nóng)民根據(jù)農(nóng)場(chǎng)中各塊地的實(shí)際需求配給不同的資源從而獲得收成最大化，同時(shí)也能在每一季都監(jiān)控到田間的實(shí)際變化與基準(zhǔn)之間的平衡，從而幫助農(nóng)民通過(guò)比以往任何時(shí)候都迅速的應(yīng)對(duì)問(wèn)題速度來(lái)消除產(chǎn)量損失。

除了基于數(shù)據(jù)分析提供決策建議，F(xiàn)armLogs還可以在農(nóng)民收獲時(shí)自動(dòng)幫助完成日常任務(wù)。例如，F(xiàn)armLogs可以給拖拉機(jī)編程，告訴它如何根據(jù)土壤狀況在其工作時(shí)調(diào)整播種，這能幫助農(nóng)民對(duì)田間發(fā)生的狀況迅速及時(shí)地做出響應(yīng)。

90%能夠捕獲自然光的“立面集成”食品生產(chǎn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的土基農(nóng)場(chǎng)相比，化肥消耗可以減少60%，水消費(fèi)減少90%，產(chǎn)生的二氧化碳量減少90%。

CityFARM

找到讓食品可持續(xù)成長(zhǎng)的新方法至關(guān)重要，這也正是麻省理工學(xué)院城市農(nóng)場(chǎng)項(xiàng)目（CityFARM）的使命。該項(xiàng)目致力于使用前沿的工程、大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)創(chuàng)造未來(lái)的農(nóng)業(yè)。項(xiàng)目組成立于2013年，專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)在城市中心區(qū)域種植生長(zhǎng)食品的新方法，其成員包括工程師、建筑師、城市規(guī)劃師、經(jīng)濟(jì)學(xué)家和植物學(xué)家。他們的目標(biāo)是：重新思考在那里生長(zhǎng)在這里吃的理念，將其替換成在這里生長(zhǎng)，在這里吃。

在城市農(nóng)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室，研究人員正在探索如何以可擴(kuò)展的方式，將具有食品成長(zhǎng)新系統(tǒng)的農(nóng)場(chǎng)帶到城市中，系統(tǒng)中包括水培法（讓植物在水中，而不是在土壤中生長(zhǎng)）、復(fù)合養(yǎng)殖（讓植物與水生動(dòng)物共同成長(zhǎng)，例如魚(yú)、蝦等）和霧培法（讓植物在空氣或霧中生長(zhǎng)）。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們的技術(shù)有潛力將農(nóng)業(yè)用水量減少98%，消除化肥和農(nóng)藥。

因?yàn)樵诔鞘械貐^(qū)空間相當(dāng)昂貴，CityFARM中的一個(gè)小組正在進(jìn)行燈光和空間動(dòng)力學(xué)的建筑研究，期望能夠找到富有創(chuàng)意的辦法來(lái)將食品生產(chǎn)納入城市地區(qū)。他們的初步研究表明，能夠捕獲自然光的“立面集成”食品生產(chǎn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的土基農(nóng)場(chǎng)相比，化肥消耗可以減少60%，水消費(fèi)減少90%，產(chǎn)生的二氧化碳量減少90%。

而在CityFARM中，最重要的或許就是開(kāi)放農(nóng)業(yè)項(xiàng)目（Open Agriculture project）。這是一個(gè)在線平臺(tái)，它能讓全世界的食品研究人員共享數(shù)據(jù)，進(jìn)行理念合作。該平臺(tái)被描述成“食品中的Linux”。

智慧農(nóng)業(yè)面臨的問(wèn)題

雖然智慧農(nóng)業(yè)很有用處，但要更廣泛地推廣還需要克服許多障礙。其中之一就是農(nóng)業(yè)部門(mén)的利潤(rùn)極低，因此，投資于創(chuàng)新很難。另外，還有一個(gè)，我們可以稱(chēng)之為“形象問(wèn)題”，正是它導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的流失，因?yàn)檗r(nóng)民給人的形象就是“當(dāng)農(nóng)民不夠酷，農(nóng)業(yè)是屬于歷史的東西，是屬于爺爺們的東西”。

另外，像杜邦（DuPont）、約翰迪爾（John Deere）和孟山都（Monsanto）這樣的大公司，也對(duì)智慧農(nóng)業(yè)提出了問(wèn)題，例如數(shù)據(jù)所有權(quán)。能夠獲得關(guān)于收獲、種植和收成的實(shí)時(shí)信息還可能有助于公司比任何人都更好地預(yù)測(cè)農(nóng)場(chǎng)資產(chǎn)的價(jià)值，并對(duì)商品市場(chǎng)有無(wú)與倫比的洞察力。那么，誰(shuí)是土壤傳感數(shù)據(jù)的所有者？是孟山都還是農(nóng)民自己？如果是孟山都（或其他家公司），那么它會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)做什么？答案之一可能是價(jià)格歧視：關(guān)于土壤或水的數(shù)據(jù)可能會(huì)被生物技術(shù)巨頭用來(lái)針對(duì)同樣的產(chǎn)品或服務(wù)，卻向農(nóng)民收取不同的價(jià)格。

智慧農(nóng)業(yè)推廣的另一問(wèn)題是與農(nóng)民的交流溝通問(wèn)題，因?yàn)檗r(nóng)民往往不能理解技術(shù)性問(wèn)題。如果告訴他們可以使用物聯(lián)網(wǎng)做這做那，他們可能無(wú)法理解。因而，必須要對(duì)農(nóng)業(yè)中使用的物聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)言進(jìn)行大改。而這，需要的是一場(chǎng)革命。

要解決這些問(wèn)題將需要一段時(shí)間，因?yàn)榫托再|(zhì)而言，農(nóng)業(yè)與其他部門(mén)的速度就不一樣。但是，智慧農(nóng)業(yè)一定會(huì)到來(lái)，因?yàn)槿藗冃枰惨驗(yàn)檗r(nóng)業(yè)要回歸“酷”的形象。智慧農(nóng)業(yè)的一切都開(kāi)始于數(shù)據(jù)。與以往任何時(shí)候相比，現(xiàn)在農(nóng)民都更加必須減少對(duì)直覺(jué)和本能的依賴(lài)，而應(yīng)該是更多地依賴(lài)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)農(nóng)場(chǎng)做出明智的決策。