智慧農(nóng)場

菲利普·貝特格

在未來的智慧農(nóng)場，成群的農(nóng)業(yè)機(jī)器人在田野中忙碌，無人機(jī)用遙感技術(shù)測量植物的生長情況，人工智能預(yù)測農(nóng)作物的收成狀況……好一幅高科技農(nóng)耕圖！是的，農(nóng)業(yè)科學(xué)家們正在大力發(fā)展未來農(nóng)業(yè)科技，希望技術(shù)革命能在幫助農(nóng)場提高收成的同時保護(hù)環(huán)境。

時間來到2050年，農(nóng)場主邁耶讓一架無人機(jī)在空中監(jiān)控他的農(nóng)田。無人機(jī)的下方，機(jī)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(jī)正在給小麥?zhǔn)┓?，其傳感器已?jīng)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(nóng)場里不再是一望無際的單一作物。以前，農(nóng)民會全部種植玉米或油菜籽。而現(xiàn)在，邁耶在一塊地上種了五種不同的農(nóng)作物。無人機(jī)在飛過一片五彩斑斕的農(nóng)田之后，停在一座小山的山頂。在原本貧瘠的沙質(zhì)土壤上，勤勞的農(nóng)業(yè)機(jī)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(dāng)農(nóng)業(yè)插上數(shù)字化翅膀 |

這一幅由高科技農(nóng)業(yè)機(jī)器人帶來的未來田園風(fēng)光圖，由德國萊布尼茲農(nóng)業(yè)景觀研究中心描繪而成。這里的科學(xué)家們正在研究未來的農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，即“智能農(nóng)業(yè)”或“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”。他們正與來自世界各地的工程師和計算機(jī)專家一起，掀起一場全新的革命——農(nóng)業(yè)全面數(shù)字化。

未來，農(nóng)場主或農(nóng)民不再需要親自耕地，農(nóng)田上將出現(xiàn)專門的播種機(jī)器人、除草機(jī)器人、噴灑機(jī)器人、采摘機(jī)器人和各式各樣的無人機(jī)，代替人力以及笨重的推土機(jī)、拖拉機(jī)等耕種工具。萊布尼茲農(nóng)業(yè)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(jìn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化，那么我們不僅能提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性，也能更好地保護(hù)大自然。”

德國聯(lián)邦農(nóng)業(yè)部部長茱莉亞·柯呂科納也希望能在提高農(nóng)田生產(chǎn)力的同時保護(hù)環(huán)境?？聟慰萍{在農(nóng)業(yè)部起草的《2035年德國農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略》中寫道：“未來，農(nóng)民仍可能坐在他們的拖拉機(jī)上，但他們將得到自動駕駛機(jī)器的支持。”柯呂科納認(rèn)為，借助傳感器、自動化機(jī)器和人工智能技術(shù)，農(nóng)藥和化肥的使用將大量減少，農(nóng)作物的產(chǎn)量卻能大幅增加。

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)正處于新舊交替的發(fā)展階段，面臨十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?；叵胍幌罗r(nóng)業(yè)發(fā)展歷史，新石器時代的人類第一次開墾農(nóng)田時，將每一次收獲視作大自然的恩賜。而到了工業(yè)化時代，一切都變了，重型農(nóng)業(yè)機(jī)械逐漸取代田野上的馬匹和農(nóng)民打小麥用的梿枷。尤其是20世紀(jì)以來，化肥和農(nóng)藥的大規(guī)模使用讓農(nóng)作物的產(chǎn)量大幅提升。毋庸置疑，在解決全球饑餓問題的過程中，農(nóng)業(yè)工業(yè)化作出了巨大的貢獻(xiàn)，讓全球超過70億人口中的近90%都能吃飽飯。

我們的農(nóng)田已經(jīng)變得更加高產(chǎn)、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(nóng)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(tài)系統(tǒng)的平衡。與此同時，世界人口仍在繼續(xù)增長，預(yù)計到2050年將達(dá)到97億，無疑會給大自然帶來巨大的壓力。

新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命——“農(nóng)業(yè)4.0”即將到來。“農(nóng)業(yè)4.0”意味著，在農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷史上，農(nóng)業(yè)的大規(guī)模工業(yè)化首次不再給環(huán)境帶來巨大的傷害。在先進(jìn)技術(shù)的幫助下，人類將與自然和諧相處。

農(nóng)業(yè)科學(xué)家們堅信，只有通過最現(xiàn)代的技術(shù)，才能同時實現(xiàn)以下兩個目標(biāo)：收成更高，對環(huán)境的傷害更小。布洛赫說：“我們現(xiàn)在正處于一個轉(zhuǎn)折點。未來，農(nóng)場主將變成農(nóng)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(jī)器人去做這些事情?！?/p>

萊布尼茲農(nóng)業(yè)景觀研究中心的一名博士菲利普·勞納克在農(nóng)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(jī)。這架無人機(jī)“嗖”地一下飛向空中，并將多光譜相機(jī)對準(zhǔn)了農(nóng)田。勞納克解釋說：“多光譜相機(jī)的作用很大，比如，它可以檢查農(nóng)作物是否成熟?！背酥猓瑒诩{克還將熱成像相機(jī)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，可以為農(nóng)戶提供植物蒸騰和土壤水分等方面的信息。

其他農(nóng)業(yè)科學(xué)家也在開發(fā)各式各樣的無人機(jī)，有的可以提供農(nóng)作物的生長參數(shù)，有的可以檢測出真菌和雜草，有的可以在農(nóng)民割草時提醒草叢中的小鹿。除了無人機(jī)，農(nóng)業(yè)科學(xué)家們還通過衛(wèi)星遙感技術(shù)來獲取土壤條件、產(chǎn)量等信息，以確定最佳收割時間。

| 農(nóng)業(yè)機(jī)器人市場方興未艾 |

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

以農(nóng)業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)為代表，一個全新的農(nóng)業(yè)機(jī)械市場正在崛起。全球知名投行高盛預(yù)測，到2050年，數(shù)字化農(nóng)業(yè)市場的規(guī)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(xiàn)的初創(chuàng)企業(yè)有力地推動了這個市場的蓬勃發(fā)展。例如，瑞士“環(huán)保機(jī)器人”公司正在開發(fā)太陽能除草機(jī)器人，未來這種機(jī)器人有望幫助農(nóng)民節(jié)省95%的農(nóng)藥投入。

英國“小型機(jī)器人”公司也是這一領(lǐng)域的佼佼者。該公司創(chuàng)始人本·斯科特–羅賓遜篤定地說：“未來，農(nóng)業(yè)將被徹底改變。”該公司在英國開發(fā)了一些專門的農(nóng)業(yè)機(jī)器人，羅賓遜還給這些機(jī)器人取了名字，比如湯姆、迪克、哈里等，很快農(nóng)民就可以租用這些機(jī)器人了。

其中，湯姆看上去就像是用一堆樂高組裝而成的機(jī)器人。它負(fù)責(zé)監(jiān)控整個農(nóng)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(nóng)作物缺乏什么營養(yǎng)？……小型機(jī)器人公司還開發(fā)了一個人工智能系統(tǒng)“威爾曼”。威爾曼會根據(jù)湯姆提供的數(shù)據(jù)制定最佳培育策略。接下來，就輪到播種機(jī)器人哈里以及除草機(jī)器人迪克大顯身手了。“迪克可是毫不留情的霹靂殺手?！绷_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(jī)器人正在英國的一些農(nóng)場中進(jìn)行測試，而哈利和迪克機(jī)器人還是原型機(jī)狀態(tài)。羅賓遜正在為公司尋找投資者，希望能盡快將這些機(jī)器人投入商用。他必須抓緊時間了，因為一些大型農(nóng)業(yè)公司也在加快數(shù)字化步伐。例如，拜耳就正在進(jìn)軍這個方興未艾的領(lǐng)域，緊隨其后的是巴斯夫和先正達(dá)。而約翰迪爾、克拉斯以及芬特等傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)巨頭也在努力追趕潮流。德國農(nóng)機(jī)巨頭芬特公司研發(fā)主管赫利伯特·萊特說：“未來，我們的耕地機(jī)器人會識別每一種植物，并為它們提供針對性的照顧?！狈姨毓鹃_發(fā)了可移動農(nóng)業(yè)集群機(jī)器人，這是一群聯(lián)網(wǎng)的小型機(jī)器人，能夠幫助農(nóng)民處理農(nóng)作物種植過程中各個環(huán)節(jié)的工作。

| 警惕不平等狀況加劇 |

如何處理海量的數(shù)據(jù)，仍是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。眾所周知，在數(shù)字化時代，數(shù)據(jù)就是黃金。目前，芬特已經(jīng)開發(fā)出一些程序來協(xié)調(diào)和解讀關(guān)鍵信息。萊特說：“數(shù)據(jù)當(dāng)然屬于客戶，他們可自行決定要使用哪些數(shù)據(jù)，與誰共享數(shù)據(jù)，讓誰使用他們的數(shù)據(jù)?！?/p>

與此同時，亞馬遜、微軟等科技巨頭也在為農(nóng)場主開發(fā)一些定制化軟件。不過，這也帶來了新的問題：未來，農(nóng)民是否會對這些農(nóng)機(jī)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(shù)據(jù)？誰又能負(fù)擔(dān)得起這樣的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)？

德國英闊塔網(wǎng)絡(luò)公司的員工雷娜·路易斯警告說：“截至目前，農(nóng)機(jī)巨頭和互聯(lián)網(wǎng)公司的利益正主導(dǎo)農(nóng)業(yè)數(shù)字化。”很多人擔(dān)憂，這樣的農(nóng)業(yè)數(shù)字化可能會延續(xù)之前的農(nóng)業(yè)工業(yè)化模式，即發(fā)達(dá)國家從中獲益最多，而發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家的差距將進(jìn)一步被拉大，人權(quán)和環(huán)境問題也會加劇?！鞍l(fā)展中國家的小農(nóng)戶損失最大，他們與高科技大型農(nóng)場主之間的鴻溝將繼續(xù)擴(kuò)大?！甭芬姿拐f。

來自德國環(huán)境與自然保護(hù)聯(lián)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(nóng)民排除在外?！奔词故窃诘聡@樣的發(fā)達(dá)國家，加快推進(jìn)新技術(shù)也會加速一些農(nóng)場的倒閉?，F(xiàn)在，德國每年約有1%的農(nóng)民放棄耕種土地，因為他們不再有競爭力。雷默還擔(dān)心，農(nóng)業(yè)數(shù)字化或許會讓農(nóng)作物產(chǎn)量大幅提升，但仍會以犧牲大自然為代價，因為大多數(shù)人仍然是以收益為導(dǎo)向。

雷默認(rèn)為，政府有必要為農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)設(shè)立特別的獎金。例如，如果農(nóng)民能保持地下水清潔，保護(hù)野蜂等自然傳粉媒介，或是讓一些田地定期休耕，那么就應(yīng)該得到獎勵。在雷默看來，農(nóng)業(yè)向可持續(xù)、資源節(jié)約型方向轉(zhuǎn)變是農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命的開端。只有明確了這一點，數(shù)字化才能真正引導(dǎo)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，在提高產(chǎn)量的同時也保護(hù)環(huán)境。

為了讓我們憧憬的未來高科技田園風(fēng)光圖成真，還必須具備一些先決條件。農(nóng)業(yè)數(shù)字化的前提是具備先進(jìn)的移動通信技術(shù)，這樣農(nóng)場主邁耶只要在平板電腦上發(fā)出指令，聰明的機(jī)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(zhǔn)農(nóng)業(yè)的巨大潛力

植護(hù)無人機(jī)可以避開黃蜂等傳粉媒介，將生物防病蟲害膠囊精準(zhǔn)地投到田地。通過第五代移動通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，農(nóng)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(fēng)力、日照強(qiáng)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(shè)備可以精準(zhǔn)地選定某一塊區(qū)域進(jìn)行灌溉。

■ 每隔六天，人造衛(wèi)星會將它所拍攝到的田地影像上傳到云端。借助這些數(shù)據(jù)，農(nóng)民可以安排最佳的施肥、收割時間，并確定農(nóng)作物的產(chǎn)量。

■ 童車大小的太陽能機(jī)器人可以施肥、除草、收割，多光譜相機(jī)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。