Nông nghiệp là một trong những ngành vô cùng quan trọng ở châu Á nói riêng và thế giới nói chung. Tuy nhiên, từ trước đến nay nông nghiệp thường được coi là một ngành cơ bản và truyền thống, nên một số người nghĩ rằng nó sẽ không có kỳ vọng phát triển lớn.
Gần đây, một phong trào cách mạng đã bước vào giai đoạn phát triển thần tốc, đó là ứng dụng các công nghệ mới nhất như CNTT-TT được thể hiện bằng trí tuệ nhân tạo (AI) & IoT, robot và công nghệ sinh học vào nông nghiệp, thay đổi ngành nông nghiệp theo cách hoàn toàn mới. Ở đây, mình sẽ giải thích cho bạn một phong trào phát triển công nghệ nông nghiệp được gọi là “Agritech” – thứ mang lại giá trị “mới” cho nông nghiệp (Hình 1).
Quản lý công nghệ nông nghiệp chuẩn theo kinh nghiệm và kỹ năng dựa trên số liệu thực tế
Công nghệ nông nghiệp (Agritech) là một từ mới được hình thành sau khi kết hợp giữa Nông nghiệp (agriculture) và Công nghệ (technology). Khoa học và công nghệ nông nghiệp đưa nền nông nghiệp thoát khỏi tình trạng chỉ dựa vào kinh nghiệm và kỹ năng cá nhân từ trước đến nay. Đồng thời thúc đẩy việc sử dụng dữ liệu để đưa ra những phán đoán hợp lý và tự động hóa các hoạt động thông qua việc sử dụng rô-bốt. Vì vậy, nông nghiệp ứng dụng công nghệ nông nghiệp được gọi là “nông nghiệp thông minh”.
Cho đến nay, trong lĩnh vực nông nghiệp, các ứng dụng công nghệ như cải tiến giống, đưa máy móc nông nghiệp quy mô lớn vào sản xuất đã từng bước được phát triển. Tuy nhiên, so với ngành điện tử và CNTT, quá trình này còn rất chậm. Lý do lớn nhất là năng suất và chất lượng nông sản được quyết định bởi sự đan xen vô cùng phức tạp của nhiều yếu tố nên rất khó để xây dựng một thang tính hoàn thiện.
Ngoài giống và số lượng cây trồng được trồng trên đồng ruộng, thành phần đất, ánh nắng mặt trời, lượng mưa, nhiệt độ nước và các yếu tố thời tiết, tác động của bệnh tật và côn trùng gây hại, số lượng và chất lượng quản lý canh tác cũng sẽ có tác động rất lớn đến sản lượng và chất lượng nông sản. Do đó, những người nông dân lành nghề được mệnh danh là “danh nhân trồng lúa” thường quan sát tình trạng ruộng lúa, sự sinh trưởng của cây lúa, diễn biến thời tiết và những thay đổi trong tương lai, đồng thời rút ra nhiệt độ nước và lượng nước thích hợp dựa trên kinh nghiệm của bản thân. Từ đó liên tục điều chỉnh lượng nước nhằm cải thiện môi trường sản xuất. Chỉ bằng cách dựa vào kinh nghiệm và kỹ năng của những người nông dân giàu kinh nghiệm này thì mới có thể đảm bảo năng suất và chất lượng cao của cây trồng.
Trước đây, các hoạt động nông nghiệp chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và kỹ năng, nhưng nhờ sự tiến bộ của AI và công nghệ phân tích dữ liệu, quản lý dựa trên dữ liệu đã được thực hiện thành công. Những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ truyền thông như cảm biến phát hiện thành phần đất và lượng nước trên ruộng lúa, LPWA (Truyền thông diện rộng công suất thấp) và 5G cũng như công nghệ đám mây sẽ cho phép hiểu chi tiết về điều kiện đất nông nghiệp và sự khác biệt của từng loại cây trồng. Không chỉ vậy, nhờ những tiến bộ trong công nghệ robot, việc thâm canh mà không cần sự can thiệp của con người cũng có thể thực hiện được.
Số hóa kinh nghiệm và kỹ năng canh tác lành nghề để loại bỏ tình trạng thiếu lao động
Thông qua ứng dụng công nghệ nông nghiệp, người ta kỳ vọng sẽ giải quyết được nhiều vấn đề khác nhau mà nông nghiệp phải đối mặt. Sau đây, mình sẽ giới thiệu đến các bạn những kết quả ứng dụng khoa học kỹ thuật nông nghiệp trước thực trạng thiếu hụt trầm trọng lực lượng lao động nông nghiệp.
Với sự lão hóa của lực lượng lao động nông nghiệp, nhiều quốc gia đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng về sự sụp đổ của chính ngành công nghiệp này. Ví dụ: lực lượng lao động nông nghiệp của Nhật Bản chỉ chiếm hơn 1% tổng dân số (*) và khoảng bảy người trong số họ trên 65 tuổi. Việc giới thiệu máy móc nông nghiệp rô bốt là một trong những công nghệ giúp điều khiển tự động việc cày, làm cỏ và thu hoạch, do đó giảm đáng kể đầu vào nhân lực (Hình 2). Ngoài ra, công việc có thể được thực hiện vào ban đêm, cải thiện năng suất với ít lao động hơn.
*Tỷ lệ 1.361.000 lực lượng lao động nông nghiệp cơ bản trên tổng dân số Nhật Bản trong “Điều tra dân số nông nghiệp 2020” của Bộ Nông nghiệp và Thủy sản. So với điều tra “Tổng điều tra nông nghiệp 2015” cách đây 5 năm đã giảm 22,5%.
Ngoài ra, nếu việc thâm canh của những người nông dân lành nghề có thể được thay thế bằng IoT và kinh nghiệm phong phú của họ có thể được thay thế bằng phân tích dữ liệu lớn và AI, thì ngay cả những người mới tham gia nông nghiệp và thiếu kinh nghiệm cũng có thể đạt được kết quả tốt. Sở dĩ ít thanh niên làm nông nghiệp là do phải lao động chân tay nặng nhọc hơn, phải mất nhiều thời gian tích lũy kinh nghiệm mới có thể làm một mình. Nếu chúng ta có thể tận dụng triệt để công nghệ nông nghiệp và đưa ra những đánh giá hợp lý dựa trên dữ liệu, chúng ta có thể xác định kết quả, đưa nông nghiệp trở thành một ngành hấp dẫn đối với giới trẻ.
Hiện tại, một số quốc gia đang hướng tới những lợi ích này, với việc các chính phủ thúc đẩy việc sử dụng dữ liệu trong nông nghiệp. Mặt khác, Nhật Bản đã xây dựng một nền tảng thông tin “Nền tảng cộng tác dữ liệu nông nghiệp (WAGRI)” (Hình 3), nhằm mục đích chia sẻ và trao đổi thông suốt các dữ liệu khác nhau như thời tiết, đất, mùa màng và điều kiện đất canh tác, và bắt đầu đưa vào khai thác tháng 4/2019.
Canh tác thâm canh sử dụng máy công nghệ nông nghiệp robot nhỏ tự động điều khiển hoạt động
Ngoài ra, nông nghệ nông nghiệp còn được sử dụng để giải quyết vấn đề thiếu đất canh tác. Nông nghiệp quy mô lớn hiệu quả có thể được thực hiện ở các quốc gia có lãnh thổ rộng lớn như Hoa Kỳ và Úc. Với các quốc gia có diện tích đất canh tác hẹp hoặc không đều khó có thể nâng cao hiệu quả thông qua việc đưa vào sử dụng máy móc nông nghiệp lớn. Dù vậy, miễn là máy móc nông nghiệp quy mô nhỏ có thể tự động điều khiển hoạt động được đặt ra, thì các hoạt động quy mô nhỏ cũng có thể được thực hiện trên diện tích đất canh tác hẹp và không đều. Bằng cách này, những mảnh đất nhỏ trước đây không được sử dụng cũng có thể được sử dụng làm đất canh tác.
Với sự phát triển không ngừng của việc robot hóa máy móc nông nghiệp, kích thước của máy móc nông nghiệp có thể dần được thu nhỏ. Tuy nhiên, hiện nay để nâng cao hiệu quả công việc, vẫn cần phải sử dụng máy móc nông nghiệp quy mô lớn. Ta sẽ thấy rằng khối lượng khổng lồ của máy móc nông nghiệp quy mô lớn sẽ khiến đất quá chặt, ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây trồng, vì vậy thực tế nên tránh càng nhiều càng tốt. Ví dụ, sử dụng máy móc nông nghiệp robot có thể tự động điều khiển hoạt động, chỉ cần một người để quản lý nhiều thiết bị cùng lúc, điều này có thể làm giảm kích thước của máy móc nông nghiệp và giảm thiểu thiệt hại cho đất canh tác.
Ngoài ra, máy móc nông nghiệp robot nhỏ có thể tinh chỉnh trạng thái của cây trồng và đất canh tác, đồng thời điều chỉnh nội dung công việc theo trạng thái riêng của địa điểm và cây trồng. Hiện nay, công nghệ vận hành UAV đã được đưa vào ứng dụng thực tế trong nông nghiệp, UAV có thể dùng để rải thuốc trừ sâu đến những nơi có sâu bệnh, nhằm khống chế đến mức thấp nhất thiệt hại cho cây trồng và đất canh tác. Ngoài ra, còn có một robot nông nghiệp có thể áp dụng học sâu để xác định các loại trái cây và cây trồng đang trong tình trạng tốt và đã bước vào thời kỳ thu hoạch và thu hoạch chúng. Cũng không có thiệt hại cho bề mặt cây trồng trong quá trình thu hoạch (Hình 4).
Cà chua có thể ngăn ngừa bệnh tật cho con người và hành tây không rơi nước mắt có thể được phát triển
Thông qua ứng dụng công nghệ nông nghiệp, chúng ta cũng có thể phát triển nông nghiệp với giá trị mới.
Ví dụ, với sự tiến bộ của công nghệ chỉnh sửa gen, một trong những công nghệ sinh học, người ta có thể phát triển hiệu quả các giống thơm ngon và giàu thành phần có lợi cho cơ thể. Chỉnh sửa gen có thể đẩy nhanh quá trình tiến hóa do đột biến gen xảy ra trong tự nhiên, là một phần mở rộng của các công nghệ cải tiến giống hiện có, là một công nghệ an toàn. Ngược lại, công nghệ chuyển gen là đưa những gen sinh học có bản chất hoàn toàn khác để tạo ra những sinh vật không tồn tại trong tự nhiên. Vì vậy, đây là hai công nghệ hoàn toàn khác nhau. Bằng cách tận dụng triệt để chỉnh sửa gen, có thể nhân giống các loại cây trồng có giá trị gia tăng cao. Hiện tại, nhiều nơi đã sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen để phát triển nhiều loại cây trồng khác nhau, chẳng hạn như cà chua giàu GABA (axit gamma-aminobutyric), được cho là có hiệu quả trong việc ngăn ngừa huyết áp cao và giảm căng thẳng. Ngoài ra, họ cũng đã phát triển hành tây và khoai tây không độc hại sẽ không khiến mọi người phải “khóc”.
Ngoài ra, trong nhà máy, không chỉ các hoạt động tự sản xuất và tự bán được thực hiện mà còn có thể sản xuất các loại rau hiệu suất cao với giá trị dinh dưỡng phong phú thông qua một môi trường được quản lý chặt chẽ. Chưa kể đến nông nghiệp đô thị ở các khu vực tiêu thụ hoặc ngoại ô cũng được chú ý, theo cách này, có thể giảm thiểu thất thoát trong quá trình hậu cần và có thể tự sản xuất và bán các loại cây trồng tươi. Đây cũng là ưu điểm – bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh, v.v., góp phần canh tác không dùng thuốc trừ sâu.
Mọi người đều biết tầm quan trọng của nông nghiệp, nhưng nó luôn được coi là ngành dành cho nông dân và không có triển vọng phát triển. Tuy nhiên công nghệ nông nghiệp bao gồm các ngành liên quan như ICT và robot có thể sẽ biến nông nghiệp thành một ngành tăng trưởng, dự kiến sẽ phát triển vượt bậc trong tương lai.
