Agritech - Chuyển đổi kỹ thuật số Nông nghiệp

Khái quát

Số hóa và Công nghiệp 4.0 đã và đang cách mạng hóa mọi ngành công nghiệp. Nông nghiệp và công nghiệp trồng trọt cũng không nằm ngoài hiện tượng này. Bài báo này ( được trình bày như một phần nhiệm vụ đối với khóa học Đổi mới Kỹ thuật số của IE GXMBA ) tập trung vào cách số hóa đang chuyển đổi ngành Nông nghiệp theo cách chưa từng có. Có 4 phần chính, phần đầu tiên tập trung vào cách nông nghiệp phát triển cho đến nay, thứ hai về ngành nông nghiệp với kỹ thuật số, thứ ba về các động lực gây ra sự chuyển đổi, thứ tư về nền tảng công nghệ đang thúc đẩy nó và cuối cùng là một cái nhìn sơ lược về tương lai về cách ngành nông nghiệp có thể hình thành với công nghệ kỹ thuật số.

Nông nghiệp - Một ngành công nghiệp lâu đời

Nghề nông đã tồn tại từ thời đại của thung lũng Indus, khi loài người tiến hóa, nghề nông và các phương thức canh tác cũng vậy. Toàn bộ quá trình phát triển nông nghiệp cho đến nay có thể được nhìn nhận rộng rãi thành 3 thời đại khác nhau - Thời đại tiền cách mạng xanh, thời đại cách mạng xanh, thời đại chính xác. Hình ảnh sau đây có nguồn gốc từ nhóm nguyên thủy mô tả quá trình tiến hóa.

Nguồn ảnh: Primal Group,

Từ năm 9000 trước Công nguyên - Thế kỷ 19, nó được gọi là Kỷ nguyên 1.0, từ thế kỷ 20, nó được gọi là Kỷ nguyên 2.0 hoặc nông nghiệp thông thường đã phát sinh “Cách mạng xanh”, năm 2010 trở đi, đã có việc sử dụng nhiều nguồn dữ liệu khác nhau để tăng hiệu quả của canh tác và thu hoạch.

Nông nghiệp 1.0 Thời đại nông nghiệp này có những đặc điểm rất khác biệt, vì nó phát triển từ năm 9000 trước Công nguyên, nó được thúc đẩy bởi lao động chân tay nặng nhọc với năng suất và sản lượng thấp . Nó tập trung vào người nông dân hơn, với những công cụ có sẵn trong thời đại đó là cày bò, xới đất, guồng nước, kênh mương tự nhiên, v.v ... Đến giai đoạn sau của thời đại này, đã có những loại máy móc hỗ trợ người nông dân làm đất, xới đất, thu hoạch, v.v. Mặc dù nó mở rộng lấy người nông dân làm trung tâm cho các nhà sản xuất thiết bị, nói chung, vẫn là người nông dân.

Nông nghiệp 2.0 Khi thời đại ngày càng tiến triển, vào khoảng thế kỷ 20, cuộc cách mạng xanh bắt đầu với việc canh tác hàng loạt, diện tích lớn, cơ giới hóa từ khâu gieo hạt đến thu hoạch, tự động hóa chế biến, v.v. thương nhân, nhà phân phối, nhà bán lẻ - về cơ bản toàn bộ chuỗi giá trị được mở rộng từ trang trại đến tận tay người tiêu dùng . Các nhà cung cấp đầu vào bao gồm phân bón, hạt giống, thiết bị nông nghiệp và hóa chất. Khi cuộc cách mạng xanh tiến triển, toàn bộ ngành được thúc đẩy bởi sự đổi mới của canh tác hiệu quả, biến đổi gen, v.v. để tăng năng suất cây trồng. Đây cũng được gọi là nông nghiệp thông thường.

Nông nghiệp 3.0 Đây là một kỷ nguyên khác đặt mục tiêu chính xác và tối ưu hóa sản lượng, khi công nghệ truyền thông & vệ tinh phát triển, các nhà sản xuất thiết bị đã tận dụng nó và mang lại giá trị gia tăng cho nông nghiệp với GPS, khả năng viễn thám, VRT, hệ thống bản đồ địa lý , gắn các cảm biến trên thiết bị nông trại, v.v. để điều khiển cái được gọi là “ Nông nghiệp chính xác ”. Điều này dẫn đến những cách thức hỗ trợ rất sáng tạo trong canh tác với dữ liệu được tạo ra bởi thiết bị, dữ liệu bên ngoài như viễn thám về thời tiết, v.v. Tuy nhiên, tất cả dữ liệu được dành nhiều hơn cho việc sử dụng silo để năng suất cây trồng được tối ưu hóa hơn. Khi dữ liệu được tạo ra, chuỗi giá trị bắt đầu biến đổi thành một kiểu chưa từng có mà nó bắt đầu thúc đẩy “ Cách mạng 4.0 ” trong nông nghiệp.

Nông nghiệp 4.0

Theo truyền thống trong ba thời đại nêu trên, chuỗi giá trị nông nghiệp đã phát triển thành một hệ thống gồm vô số thành phần tham gia với sự hợp nhất diễn ra trong toàn ngành trong các lĩnh vực khác nhau của chuỗi giá trị. Hình ảnh sau đây mô tả chuỗi giá trị đã phát triển cho đến kỷ nguyên canh tác chính xác.

Bắt đầu từ năm 2012 trở đi, khi sự bùng nổ dữ liệu xảy ra trong các ngành khác như viễn thông, ngân hàng, internet tiêu dùng và đồng thời chi phí lưu trữ trở nên rẻ hơn đáng kể, sự đổi mới phần mềm đã thúc đẩy việc xử lý & hiểu rõ lượng dữ liệu khổng lồ này - được gọi là Big, Fast & Dữ liệu thông minh . Đồng thời, sự bùng nổ của các công nghệ khác như di động, đám mây, phân tích đã làm tăng nhanh cuộc cách mạng kỹ thuật số trong ngành Nông nghiệp . Sự phát triển vượt bậc của các công nghệ nói trên kết hợp với nông nghiệp chính xác đã tạo ra hiệu ứng “ song sinh kỹ thuật số ” dẫn đến những thay đổi thậm chí mạnh mẽ trong cách thức hình thành chuỗi giá trị.

Mỗi thành phần tham gia đã mở rộng dịch vụ của họ sang các lĩnh vực khác, điều này khiến họ bắt đầu hình thành các hệ thống nhỏ cho từng lĩnh vực trong chuỗi giá trị truyền thống. Điều này bắt đầu được định hình thành một Hệ sinh thái lớn hơn cho Nông nghiệp thúc đẩy kỷ nguyên bùng nổ tiếp theo của Nông nghiệp 4.0. Hình ảnh sau đây mô tả cách hệ sinh thái Agri 4.0 tích hợp với nhau, cùng tồn tại với nhau, gia tăng giá trị to lớn trong toàn bộ chuỗi giá trị từ người nông dân và người tiêu dùng. Ngoài các yếu tố chuỗi giá trị nông nghiệp truyền thống, hệ sinh thái này bổ sung các lĩnh vực như phần mềm & công nghệ tập trung vào việc cung cấp các giải pháp, dữ liệu và thiết bị khác nhau, tập trung vào việc tận dụng dữ liệu từ nhiều thiết bị và truyền để phân tích và hành động, một số lĩnh vực công nghiệp khác như viễn thông, cho vay, ngân hàng, thanh toán, v.v.

Với sự hình thành của hệ sinh thái nông nghiệp, các mô hình kinh doanh mới đã bắt đầu nổi lên như một phần của Nông nghiệp 4.0, nơi ngành công nghiệp có thể tận dụng trên các lĩnh vực hệ sinh thái. Các mô hình kinh doanh mới này cho phép các nguồn doanh thu bổ sung cho tất cả những thành phần tham gia trên toàn hệ sinh thái. Dưới đây là một số mô hình kinh doanh mới thú vị đã xuất hiện từ quá trình “hình thành hệ sinh thái".

Ngoài các mô hình kinh doanh trên, khả năng cao là các mô hình thúc đẩy cung cấp giá trị gia tăng năng động cho người tiêu dùng và nông dân khi số hóa tiếp tục thúc đẩy sự đổi mới trên toàn bộ hệ sinh thái.

Các động lực chính của chuyển đổi

Phần này mô tả một số động lực quan trọng của sự chuyển đổi đã được đề cập trong phần trước đối với Nông nghiệp 4.0. Nói chung, có ba loại động lực lớn khác nhau đang gây ra sự chuyển đổi đột phá - xu hướng toàn cầu, gián đoạn công nghệ, hành vi tiêu dùng . Mỗi trình điều khiển lớn này bao gồm nhiều trình điều khiển phụ cung cấp năng lượng cho những thay đổi chưa từng có.

Xu hướng toàn cầu Vô số thay đổi xảy ra trên toàn cầu đang tạo ra một khoản phí khổng lồ cho những thay đổi mà chúng ta đang quan sát. Hình ảnh dưới đây chỉ ra một số xu hướng toàn cầu chính (nguồn: báo cáo OliverWyman)

đang ảnh hưởng trực tiếp đến ngành nông nghiệp là gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóa nhanh, tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến khí hậu, tiêu thụ lương thực không hiệu quả . Những xu hướng toàn cầu này đang khiến toàn bộ hệ sinh thái nông nghiệp bị phá vỡ tiêu cực dưới hình thức sản xuất và tiêu thụ thực phẩm, từ đó thúc đẩy sự cần thiết của “canh tác hiệu quả cao” .

Sự gián đoạn về công nghệ Các công nghệ mới nổi đang thúc đẩy một số thay đổi cốt lõi trong các ngành công nghiệp khác và hành vi của người tiêu dùng. Ngành nông nghiệp cũng không ngoại lệ, một số công nghệ như di động, đám mây, dữ liệu, điện toán biên, máy bay không người lái, cảm biến / thiết bị / vật dụng, v.v. đã trở nên cực kỳ hợp lý và thúc đẩy những thay đổi theo hướng số hóa nông nghiệp. Những công nghệ này giúp canh tác từ xa, canh tác chính xác, canh tác hiệu quả, tối ưu hóa năng suất. Trong trường hợp nông nghiệp kết hợp cả Công nghệ kỹ thuật số và IoT công nghiệp [Internet vạn vật] đã thúc đẩy những cách thức canh tác sáng tạo và không thể tưởng tượng được như vậy. Chi tiết về các công nghệ chính và cách chúng thay đổi ngành nông nghiệp được trình bày trong phần tiếp theo.

Hành vi của người tiêu dùng Thay đổi cách tiêu dùng thực phẩm, ngày càng có ý thức hơn về cách thực phẩm được sản xuất, lựa chọn thực phẩm hàng năm, ý thức về sức khỏe, nhận thức về chất thải, v.v. có ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái nông nghiệp. Hiệu ứng vòng là, hành vi của người tiêu dùng thúc đẩy chuyển đổi trong bối cảnh trải nghiệm của người tiêu dùng và thay đổi hành vi thúc đẩy chuyển đổi.

Nền tảng Công nghệ Agri 4.0

Những cách làm nông nghiệp thông minh được hỗ trợ bởi số hóa và internet công nghiệp, đã tạo ra một hệ sinh thái công nghệ lớn tập trung vào nông nghiệp được gọi là AgTech . Bản thân AgTech hiện là một danh mục mà các tổ chức và VC đã tài trợ rất nhiều cho các công ty khởi nghiệp để thúc đẩy sự đổi mới trong các lĩnh vực khác nhau của hệ sinh thái Nông nghiệp. Trong số nhiều lĩnh vực của AgTech, 5 lĩnh vực chính sau đây đã thu hút được lượng đầu tư lớn và sự đổi mới khổng lồ hiện đang trên đà phát triển.

Dữ liệu & Vạn vật Nông nghiệp 4.0 là tất cả về cách thức canh tác thông minh , các quyết định thông minh trong thời gian thực dựa trên dữ liệu và sản xuất được tối ưu hóa, tiêu dùng được cá nhân hóa . Điều này còn vượt ra ngoài quy trình canh tác chính xác chỉ giới hạn ở những thay đổi tại hiện trường, và ngày càng được cung cấp dữ liệu và hoạt động trong thời gian thực dựa trên các khía cạnh khác nhau như vị trí, người tiêu dùng, nhà cung cấp, bối cảnh trong toàn bộ chuỗi giá trị. Bối cảnh thời gian thực yêu cầu các thiết bị thông minh [ Things ] được kết nối, liên tục thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu thu thập được từ nhiều thiết bị trong thời gian thực, áp dụng trí thông minh và khả năng hành động trên trí thông minh đó. Với sự ra đời của cảm biến nhận biết ngữ cảnh , đồng hồ đo, đồng hồ đo, thiết bị[như máy kéo, máy gặt đập, gieo hạt, v.v.] - dữ liệu được thu thập trong thời gian thực từ nhiều cảm biến này với số lượng lớn và dữ liệu đó được lưu trữ, chuyển đổi, xử lý, phân tích thông qua một công nghệ mới có tên “ Xử lý dữ liệu lớn ”. Thêm vào đó, chi phí lưu trữ và xử lý lượng dữ liệu khổng lồ như vậy đã giảm đáng kể và hiện có giá cả phải chăng.

Di động & Đám mây Ngoài dữ liệu, công nghệ Đám mây & Di động là một nền tảng mạnh mẽ khác cho AgTech. Với Agri 4.0 là tất cả về hoạt động trong thời gian thực dựa trên dữ liệu và thông tin chi tiết được cung cấp cho nhà sản xuất và người tiêu dùng, những thông tin chi tiết về dữ liệu đó cần phải có sẵn và có thể quản lý từ xa và chế độ luôn bật . Công nghệ đám mây và di động cho phép những khía cạnh này. Công nghệ đám mây đã giúp mở rộng quy mô dễ dàng hơn khi có nhu cầu, vì vậy nhà cung cấp phần mềm và nhà cung cấp ứng dụng có rào cản thấp trong việc đổi mới và mở rộng quy mô khi họ phát triển.

Điện thoại di động có mặt ở khắp mọi nơi và người dùng [cả nông dân và người tiêu dùng] luôn ở bên. Các nhà cung cấp giải pháp cần cung cấp các ứng dụng và thông tin chi tiết của họ dựa trên dữ liệu thu thập được từ cảm biến / thiết bị IOT. Thông tin chi tiết về dữ liệu này được trình bày cho người dùng có thể thúc đẩy lời gọi hành động dựa trên những gì Nông dân hoặc Người tiêu dùng cần làm. Cách duy nhất là thúc đẩy sự tương tác liên tục này với Nông dân hoặc Người tiêu dùng là thông qua các ứng dụng dành cho thiết bị di động . Một số ứng dụng sáng tạo có thể là Ứng dụng FieldWatering, Ứng dụng theo dõi sự phát triển của cỏ dại, Theo dõi độ phì nhiêu của đất, Khuyến cáo thu hoạch, v.v.

Trí tuệ nhân tạo & Học máy Vì dữ liệu được thu thập dưới dạng thiết bị IOT và được lưu trữ, việc hiểu dữ liệu đó trong một khoảng thời gian ngắn là rất quan trọng. Điều này chỉ có thể thực hiện được thông qua các công nghệ như Trí tuệ nhân tạo & Máy học . Sau khi dữ liệu được lưu trữ như được chỉ ra trong chuỗi dữ liệu ở trên, một số phương pháp thống kê / thu thập dữ liệu nhất định có thể được áp dụng để xác định đâu là hành động tốt nhất tiếp theo, Cá nhân hóa cho người tiêu dùng, Đề xuất, Phân tích đất, Tác động thời tiết, Trình tối ưu hóa năng suất, Đường bay của máy bay không người lái, Dự đoán bảo trì máy móc , v.v. Loại thông minh này có thể được suy ra từ dữ liệu thu thập được, sử dụng động cơ AI & ML. Có nhiều công cụ AI & ML khác nhau cung cấp các thuật toán xử lý dữ liệu bằng cách sử dụng dữ liệu đóphân nhóm, phân loại, nhận dạng dị thường bằng cách sử dụng các thuật toán như K-means, Naive-Bayes, Markov-Chain, Random Forest, v.v. Một số công cụ AI / ML là Caffe, Tensorflow, SparkMLLib, IBM Watson, v.v.

Nền tảng & Blockchain Như đã chỉ ra trong chuỗi dữ liệu ở trên, mỗi phần tử trong chuỗi dữ liệu tạo thành một phần của hệ sinh thái và công nghệ làm nền tảng để tận dụng toàn bộ hệ sinh thái chỉ có thể được thực hiện thông qua một công nghệ dựa trên Nền tảng. Đây có thể là nền tảng 2 mặt hoặc n mặt , cho phép 2 hoặc nhiều bên tham gia vào hoạt động kinh doanh được thúc đẩy bởi công nghệ. Ví dụ: một nền tảng giao dịch nông sản cho phép người nông dân tiếp cận trực tiếp với người tiêu dùng thông qua trung gian, nền tảng tương tự cho phép người nông dân hiểu nhu cầu và đòi hỏi của người tiêu dùng trực tiếp, v.v.. Đồng thời, mô hình nền tảng có thể giữa nhiều bên được giới hạn trong từng giai đoạn của chu kỳ canh tác. Điều này mở ra một khía cạnh thú vị khác khi các quy định, sở thích của người tiêu dùng và các yếu tố khác có tác dụng. Khi thực phẩm di chuyển trong chuỗi, việc truy xuất nguồn gốc của thực phẩm di chuyển qua chuỗi là một trong những khía cạnh quan trọng tạo nên một phần của quá trình cá nhân hóa cho người tiêu dùng - ví dụ: thực phẩm chưa qua bất kỳ chất biến đổi gen nào, thực phẩm được chế biến trong khoa học về các tác nhân không gây dị ứng, v.v. là tất cả những hiểu biết có thể có có thể được cung cấp cho người tiêu dùng để đưa ra lựa chọn thông minh của họ. Điều này chỉ có thể thực hiện được thông qua công nghệ Nền tảng và Chuỗi khối. Chuỗi khối là một phương pháp tạo gờ theo kiểu phân tán để có thể cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc và theo dõi các khía cạnh mà người tiêu dùng quan tâm.

Kết luận - Một cái nhìn về tương lai

Khi sự đổi mới trong các công nghệ trên tiếp tục phát triển, AgTech sẽ phát triển trên toàn cầu. Với sự hội tụ của các công nghệ như AI, Nền tảng, Di động và chi phí máy tính, lưu trữ ngày càng rẻ hơn trên mỗi đơn vị, sự hội tụ của các hệ thống vật lý và kỹ thuật số - kết hợp các công nghệ IoT và kỹ thuật số, sẽ hướng tới hệ sinh thái nông nghiệp tích hợp và thông minh hơn.

AgTech sẽ giúp thúc đẩy cả các trang trại nhỏ và lớn trên toàn thế giới để tối ưu hóa & tăng hiệu quả trong canh tác, quản lý các hoạt động dễ dàng, cho phép các hành động được thúc đẩy bởi dữ liệu từ phía nông nghiệp. Ngoài ra, về mặt tiêu dùng, nó cho phép siêu cá nhân hóa, các khía cạnh từ nông trại đến ngã ba, trải nghiệm tích hợp về phân phối và tiêu thụ thực phẩm.

Dựa trên nghiên cứu được thực hiện và phân tích tất cả các yếu tố như công nghệ, hành vi người tiêu dùng, xu hướng toàn cầu - sau đây là một số giải pháp sáng tạo sẽ nổi lên như một phần của Agri 4.0

Mạng lưới canh tác dựa trên nguồn lực cộng đồng cho các nông hộ nhỏ và lớn
Tổng hợp dữ liệu cho trồng trọt - giống như dữ liệu thời tiết, sẽ có dữ liệu canh tác
Mạng máy tập thể
Các xếp hạng thống nhất về sản xuất nông nghiệp như điểm tín dụng cho thực phẩm hữu cơ
Truy xuất nguồn gốc của thực phẩm trên bàn đến hạt giống / nguồn gốc
Số lượng sản xuất nông trại được tối ưu hóa dựa trên nhu cầu tiêu dùng của JIT
Tối ưu hóa lợi nhuận trong tương lai dựa trên thực tế tăng cường
Thiết bị thông minh được kết nối mạng & Thanh toán dựa trên tiện ích
Tối ưu hóa phân phối dựa trên quyết định thời gian thực của việc lưu kho