智慧農場

菲利普·貝特格

在未來的智慧農場，成群的農業機器人在田野中忙碌，無人機用遙感技術測量植物的生長情況，人工智能預測農作物的收成狀況……好一幅高科技農耕圖！是的，農業科學家們正在大力發展未來農業科技，希望技術革命能在幫助農場提高收成的同時保護環境。

時間來到2050年，農場主邁耶讓一架無人機在空中監控他的農田。無人機的下方，機器人正在清理蘿卜苗中間的雜草。在旁邊的一座小丘陵上，全自動施肥機正在給小麥施肥，其傳感器已經弄清這些小麥缺乏哪種肥料。

與以前截然不同的是，邁耶的農場里不再是一望無際的單一作物。以前，農民會全部種植玉米或油菜籽。而現在，邁耶在一塊地上種了五種不同的農作物。無人機在飛過一片五彩斑斕的農田之后，停在一座小山的山頂。在原本貧瘠的沙質土壤上，勤勞的農業機器人種出了一塊開滿鮮花的草地，蜜蜂在雛菊、羽扇豆和錦葵之間嗡嗡飛舞。

| 當農業插上數字化翅膀 |

這一幅由高科技農業機器人帶來的未來田園風光圖，由德國萊布尼茲農業景觀研究中心描繪而成。這里的科學家們正在研究未來的農業發展狀況，即“智能農業”或“精準農業”。他們正與來自世界各地的工程師和計算機專家一起，掀起一場全新的革命——農業全面數字化。

未來，農場主或農民不再需要親自耕地，農田上將出現專門的播種機器人、除草機器人、噴灑機器人、采摘機器人和各式各樣的無人機，代替人力以及笨重的推土機、拖拉機等耕種工具。萊布尼茲農業景觀研究中心的專家拉爾夫·布洛赫對此充滿信心。他說：“如果我們能正確地推進農業數字化，那么我們不僅能提高農田生態系統的多樣性和穩定性，也能更好地保護大自然。”

德國聯邦農業部部長茱莉亞·柯呂科納也希望能在提高農田生產力的同時保護環境。柯呂科納在農業部起草的《2035年德國農業戰略》中寫道：“未來，農民仍可能坐在他們的拖拉機上，但他們將得到自動駕駛機器的支持。”柯呂科納認為，借助傳感器、自動化機器和人工智能技術，農藥和化肥的使用將大量減少，農作物的產量卻能大幅增加。

當前，農業正處于新舊交替的發展階段，面臨十分嚴峻的挑戰。回想一下農業發展歷史，新石器時代的人類第一次開墾農田時，將每一次收獲視作大自然的恩賜。而到了工業化時代，一切都變了，重型農業機械逐漸取代田野上的馬匹和農民打小麥用的梿枷。尤其是20世紀以來，化肥和農藥的大規模使用讓農作物的產量大幅提升。毋庸置疑，在解決全球饑餓問題的過程中，農業工業化作出了巨大的貢獻，讓全球超過70億人口中的近90%都能吃飽飯。

我們的農田已經變得更加高產、高效，但大自然母親也因此變得傷痕累累。過度耕作使得許多土壤完全退化，變得非常貧瘠。過度施肥使得肥料中的硝酸鹽污染了地下水資源。農田種植模式單一，殺蟲劑泛濫，使得很多昆蟲和鳥類滅絕，破壞了整個生態系統的平衡。與此同時，世界人口仍在繼續增長，預計到2050年將達到97億，無疑會給大自然帶來巨大的壓力。

新的農業技術革命——“農業4.0”即將到來。“農業4.0”意味著，在農業的發展歷史上，農業的大規模工業化首次不再給環境帶來巨大的傷害。在先進技術的幫助下，人類將與自然和諧相處。

農業科學家們堅信，只有通過最現代的技術，才能同時實現以下兩個目標：收成更高，對環境的傷害更小。布洛赫說：“我們現在正處于一個轉折點。未來，農場主將變成農場的管理者。他們不再需要親自種地、拔草，而是指揮這些小巧、智能的機器人去做這些事情。”

萊布尼茲農業景觀研究中心的一名博士菲利普·勞納克在農田試驗場給我們展示了一架配裝了八個旋翼的研究型無人機。這架無人機“嗖”地一下飛向空中，并將多光譜相機對準了農田。勞納克解釋說：“多光譜相機的作用很大，比如，它可以檢查農作物是否成熟。”除此之外，勞納克還將熱成像相機應用于農業，可以為農戶提供植物蒸騰和土壤水分等方面的信息。

其他農業科學家也在開發各式各樣的無人機，有的可以提供農作物的生長參數，有的可以檢測出真菌和雜草，有的可以在農民割草時提醒草叢中的小鹿。除了無人機，農業科學家們還通過衛星遙感技術來獲取土壤條件、產量等信息，以確定最佳收割時間。

| 農業機器人市場方興未艾 |

一些農業科研工作者正嘗試大規模部署由全球定位系統和傳感器控制的田野機器人。這些機器人可以根據需要施肥、灌溉和除草，或者單獨對某種植物進行病蟲害預防處理。它們的監控攝像頭還可以盡早識別出雜草發芽的位置并發出警報，以最大限度地減少農藥用量。一些田野機器人甚至可以將雜草碾壓進地里或者巧妙地將其碾碎，讓農藥完全沒了用武之地。而且，它們比動輒重達幾噸的拖拉機要輕巧得多，對土壤的傷害更小。

以農業機器人、無人機為代表，一個全新的農業機械市場正在崛起。全球知名投行高盛預測，到2050年，數字化農業市場的規模將從目前的50億美元增長至2400億美元。如雨后春筍般涌現的初創企業有力地推動了這個市場的蓬勃發展。例如，瑞士“環保機器人”公司正在開發太陽能除草機器人，未來這種機器人有望幫助農民節省95%的農藥投入。

英國“小型機器人”公司也是這一領域的佼佼者。該公司創始人本·斯科特–羅賓遜篤定地說：“未來，農業將被徹底改變。”該公司在英國開發了一些專門的農業機器人，羅賓遜還給這些機器人取了名字，比如湯姆、迪克、哈里等，很快農民就可以租用這些機器人了。

其中，湯姆看上去就像是用一堆樂高組裝而成的機器人。它負責監控整個農田，每天都十分忙碌，要操心很多問題，比如：雜草在哪里？土壤水分怎么樣？農作物缺乏什么營養？……小型機器人公司還開發了一個人工智能系統“威爾曼”。威爾曼會根據湯姆提供的數據制定最佳培育策略。接下來，就輪到播種機器人哈里以及除草機器人迪克大顯身手了。“迪克可是毫不留情的霹靂殺手。”羅賓遜笑著說。它可以使用電力或激光替代除草劑來除掉雜草。

目前，湯姆機器人正在英國的一些農場中進行測試，而哈利和迪克機器人還是原型機狀態。羅賓遜正在為公司尋找投資者，希望能盡快將這些機器人投入商用。他必須抓緊時間了，因為一些大型農業公司也在加快數字化步伐。例如，拜耳就正在進軍這個方興未艾的領域，緊隨其后的是巴斯夫和先正達。而約翰迪爾、克拉斯以及芬特等傳統農機巨頭也在努力追趕潮流。德國農機巨頭芬特公司研發主管赫利伯特·萊特說：“未來，我們的耕地機器人會識別每一種植物，并為它們提供針對性的照顧。”芬特公司開發了可移動農業集群機器人，這是一群聯網的小型機器人，能夠幫助農民處理農作物種植過程中各個環節的工作。

| 警惕不平等狀況加劇 |

如何處理海量的數據，仍是精準農業面臨的巨大挑戰之一。眾所周知，在數字化時代，數據就是黃金。目前，芬特已經開發出一些程序來協調和解讀關鍵信息。萊特說：“數據當然屬于客戶，他們可自行決定要使用哪些數據，與誰共享數據，讓誰使用他們的數據。”

與此同時，亞馬遜、微軟等科技巨頭也在為農場主開發一些定制化軟件。不過，這也帶來了新的問題：未來，農民是否會對這些農機巨頭、科技巨頭的依賴性越來越大？誰能使用收集到的海量數據？誰又能負擔得起這樣的數據處理系統？

德國英闊塔網絡公司的員工雷娜·路易斯警告說：“截至目前，農機巨頭和互聯網公司的利益正主導農業數字化。”很多人擔憂，這樣的農業數字化可能會延續之前的農業工業化模式，即發達國家從中獲益最多，而發展中國家與發達國家的差距將進一步被拉大，人權和環境問題也會加劇。“發展中國家的小農戶損失最大，他們與高科技大型農場主之間的鴻溝將繼續擴大。”路易斯說。

來自德國環境與自然保護聯盟的克里斯蒂安·雷默說：“這種資本密集型升級模式將很多農民排除在外。”即使是在德國這樣的發達國家，加快推進新技術也會加速一些農場的倒閉。現在，德國每年約有1%的農民放棄耕種土地，因為他們不再有競爭力。雷默還擔心，農業數字化或許會讓農作物產量大幅提升，但仍會以犧牲大自然為代價，因為大多數人仍然是以收益為導向。

雷默認為，政府有必要為農業生態保護設立特別的獎金。例如，如果農民能保持地下水清潔，保護野蜂等自然傳粉媒介，或是讓一些田地定期休耕，那么就應該得到獎勵。在雷默看來，農業向可持續、資源節約型方向轉變是農業新技術革命的開端。只有明確了這一點，數字化才能真正引導農業轉型，在提高產量的同時也保護環境。

為了讓我們憧憬的未來高科技田園風光圖成真，還必須具備一些先決條件。農業數字化的前提是具備先進的移動通信技術，這樣農場主邁耶只要在平板電腦上發出指令，聰明的機器人組合就開始在田野里忙上忙下了。

[編譯自德國《明鏡周刊》]

編輯：周丹丹

■ 精準農業的巨大潛力

植護無人機可以避開黃蜂等傳粉媒介，將生物防病蟲害膠囊精準地投到田地。通過第五代移動通信技術網絡，農民可以將耕地信息實時上傳到云端。

■ 氣象站可以測量濕度、風力、日照強度及溫度。傳感器可以確定一些地表特征，例如土壤濕度。灌溉設備可以精準地選定某一塊區域進行灌溉。

■ 每隔六天，人造衛星會將它所拍攝到的田地影像上傳到云端。借助這些數據，農民可以安排最佳的施肥、收割時間，并確定農作物的產量。

■ 童車大小的太陽能機器人可以施肥、除草、收割，多光譜相機可以辨別諸如真菌感染等危險，人工智能可以確定最佳的除菌劑用量。