創(chuàng)新在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中比以往任何時候都更為重要。整個行業(yè)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)，包括供應(yīng)成本上升、勞動力短缺，以及消費者對透明度和可持續(xù)性偏好的改變。農(nóng)業(yè)企業(yè)愈加認識到，面對這些挑戰(zhàn)，需要尋求新的解決辦法。

在過去的10年里，農(nóng)業(yè)技術(shù)的投資有了巨大的增長，在過去的5年里有67億美元的投資，僅去年一年就有19億美元。主要技術(shù)創(chuàng)新集中在室內(nèi)垂直農(nóng)場、自動化和機器人技術(shù)、畜牧技術(shù)、現(xiàn)代溫室實踐、精準農(nóng)業(yè)和人工智能以及區(qū)塊鏈方面。

室內(nèi)垂直農(nóng)場可以定義為：在封閉和受控的環(huán)境中種植堆疊在一起的農(nóng)產(chǎn)品的實踐。使用垂直安裝的種植架，與傳統(tǒng)的種植方法相比，它大大減少了種植作物所需的土地空間。

這種種植方式經(jīng)常與城市和城市農(nóng)業(yè)聯(lián)系在一起，因為它能夠讓作物在有限的空間內(nèi)茁壯成長。其另一個獨特之處在于，有些農(nóng)場的種植不需要土壤。該模式下的種植方式大多數(shù)是水培，也就是把蔬菜種植在富含生長營養(yǎng)的水缸里，也有氣培的，即植物的根被系統(tǒng)地噴灑上水和營養(yǎng)物質(zhì)。另外，自然光也被人工種植燈代替。垂直農(nóng)場的重要性體現(xiàn)在哪些方面？

最近農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進一步提升，使得垂直農(nóng)場能夠控制作物種植的每一個方面。像光線、濕度和水這樣的變量全年都可以精確測量，并且能夠得到24/7的可靠產(chǎn)量。

勞動力一直是農(nóng)業(yè)的痛點——這是農(nóng)業(yè)中花費最多的方面之一，并且該行業(yè)目前正面臨勞動力短缺的問題。通過使用機器人來處理種植、收割和運輸，垂直農(nóng)業(yè)可以顯著降低勞動力需求，從而降低成本。

建立垂直農(nóng)場能夠顯著減少水和能源的使用，進而優(yōu)化節(jié)能。研究表明，垂直農(nóng)場比傳統(tǒng)農(nóng)場少用70%的水，這在干旱易發(fā)區(qū)有很大優(yōu)勢。

與傳統(tǒng)種植方法相比，室內(nèi)垂直農(nóng)場占用的土地空間要少得多，因此在當?shù)氐某鞘修r(nóng)業(yè)中心很有吸引力。隨著供應(yīng)鏈的減少，食物可以更快、更新鮮地被送到消費者的餐桌上，同時也減少了它在地球上的碳足跡。

由于室內(nèi)垂直農(nóng)場與外部環(huán)境完全隔絕，幾乎沒有害蟲。因此，幾乎不需要殺蟲劑或除草劑。種植的食品更健康、更安全，而且是經(jīng)過認證的有機食品，這一點對消費者更有吸引力。

這家位于新澤西的初創(chuàng)公司已經(jīng)開發(fā)出了一種空氣仿生種植系統(tǒng)，作物可以在沒有土壤和陽光的情況下在任何地方生長。事實證明，Aerofarms公司使用的水減少了95%，土地利用率提高了390倍，每季有30種作物，甚至產(chǎn)品的味道也變得更好了。每一株植物都有超過13萬個數(shù)據(jù)點進行監(jiān)測，通過這些數(shù)據(jù)點可以對作物的生長情況預(yù)測分析、審查和測試，以改進它們的生長系統(tǒng)。由于有了遠程監(jiān)測和控制，在一定程度上減少了與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)有關(guān)的典型風險。

Iron Ox 是第一個（幾乎）完全由機器人運營的垂直農(nóng)場。該公司已經(jīng)開發(fā)了兩個機器人系統(tǒng)：一個輪式機器人在倉庫周圍移動種子托盤，一個機械手臂從每個托盤上拿起單獨的植物并移動它們。他們的水培種植系統(tǒng)比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)少用了90%的水，而每英畝土地的作物產(chǎn)量是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的30倍。

農(nóng)場自動化，通常與“智能農(nóng)業(yè)”相聯(lián)系，是一種提高農(nóng)場效率并使作物或牲畜生產(chǎn)周期自動化的技術(shù)。

越來越多的公司正致力于機器人創(chuàng)新，以開發(fā)無人機、自動拖拉機、機器人收割機、自動澆水和播種機器人。

雖然這些技術(shù)是很新的，但在該行業(yè)中越來越多的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)公司已經(jīng)將農(nóng)業(yè)自動化應(yīng)用到他們的生產(chǎn)過程中。垂直農(nóng)場的重要性體現(xiàn)在哪些方面？

收獲水果和蔬菜一直被證明是一個很難自動化的問題。收割機器人必須小心搬運農(nóng)產(chǎn)品，避免碰傷和損壞。像Agrobot這樣的公司已經(jīng)成功地開發(fā)出了第一款機器人，它可以溫和地收獲傳統(tǒng)上易壞的農(nóng)產(chǎn)品，同時仍然滿足質(zhì)量標準。

自動牽引車可以遠程控制，甚至可以預(yù)先編程，讓生產(chǎn)者完全自主操作。拖拉機自動化套件正在開發(fā)，用最先進的無人駕駛技術(shù)和實施控制對現(xiàn)有拖拉機進行改造，使農(nóng)民更容易實現(xiàn)自動化。

用于播種和除草的機器人可以瞄準特定的作物區(qū)域。在播種時，這可以很容易地減少勞動力的投入。除草機器人還能精準除草，通過計算機視覺技術(shù)減少90%的農(nóng)藥使用量。

無人機可以用來遠程監(jiān)控情況，甚至可以用它施用化肥、殺蟲劑等。它們還可以通過圖像和紅外分析快速并經(jīng)濟有效地識別問題區(qū)域，幫助農(nóng)民及早診斷問題。

Abundant公司的機器人技術(shù)能夠解決農(nóng)業(yè)中最困難的工作。該公司的機器人研究人員，在許多領(lǐng)域都有了新的突破。在過去的兩年里，他們一直專注于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的難題，并從SRI國際公司中剝離出來，在成功研究的基礎(chǔ)上生產(chǎn)產(chǎn)品。該公司的客戶努力尋求解決緊急問題的方法，并且非常認可該公司提出的解決方案。

Blue River Technologies公司利用計算機視覺和機器人技術(shù)為農(nóng)業(yè)行業(yè)構(gòu)建智能解決方案。他們的See & Spray技術(shù)只在需要的地方精確地噴灑除草劑，能夠使世界上每一種植物都發(fā)揮其價值。這項技術(shù)為農(nóng)民提供了一種控制和預(yù)防雜草的新方法，同時也減少了90%的除草劑使用量。

畜牧技術(shù)可以提高或改善牲畜的生產(chǎn)力、健康狀況或?qū)ζ涞墓芾怼＿^去8-10年的新技術(shù)的發(fā)展為畜牧業(yè)帶來了巨大的進步，使追蹤和管理牲畜變得更加容易，同時數(shù)據(jù)也更加重要。畜牧技術(shù)可以以營養(yǎng)技術(shù)、遺傳學(xué)、數(shù)字技術(shù)等形式出現(xiàn)。

傳感器和數(shù)據(jù)技術(shù)對當前的畜牧業(yè)有巨大的影響。它可以通過檢測生病的動物并且智能識別改進的空間來提高家畜的生產(chǎn)力和健康狀況。計算機視覺使我們能夠得到各種各樣的有效的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將被總結(jié)成有意義的、可操作的內(nèi)部信息。數(shù)據(jù)驅(qū)動有利于更好、更有效和及時的決策，從而提高家畜群的生產(chǎn)力。

傳感器技術(shù)正在開發(fā)中，用來實時監(jiān)測牛奶質(zhì)量、健康狀況和孕激素。此外，還存在虛擬圍欄，可以將戴著傳感器的動物從牧場的一個區(qū)域遠程轉(zhuǎn)移到另一個區(qū)域。機器人技術(shù)在這個行業(yè)也在快速發(fā)展，它解決了傳統(tǒng)牲畜農(nóng)場勞動力短缺的問題。12%的奶牛場目前使用機器人，預(yù)計在未來5年內(nèi)將增長到20%。

Cainthus目前正在為奶牛場開發(fā)世界上最先進的技術(shù)，對動物、農(nóng)民和食品生產(chǎn)都具有變革意義。利用計算機視覺和人工智能識別健康、生殖和環(huán)境變化，將視覺信息轉(zhuǎn)化為可操作的數(shù)據(jù)。

Rex Animal Health的使命是幫助畜牧生產(chǎn)者和農(nóng)民提高生產(chǎn)力，預(yù)測、預(yù)防和精確管理畜群中的疾病，從而供應(yīng)全世界的肉類消費。他們建立了一個關(guān)于這些牲畜臨床、健康、性能和遺傳數(shù)據(jù)的最大數(shù)據(jù)庫。此外，農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)可以利用這些數(shù)據(jù)來了解他們的供應(yīng)鏈，從而確定潛在的食品傳播疾病的來源，找到最高效的生產(chǎn)者，在大宗商品交易中設(shè)定價格，并評估風險，以增加食品供應(yīng)鏈的透明度。

如今，越來越多的溫室出現(xiàn)了，它們的特點是大規(guī)模的、資本注入的、以城市為中心的。隨著市場需求的急劇增長，它在最近幾年也有了明顯的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)代工廠變得越來越注重技術(shù)，會使用LED發(fā)光二極管和自動控制系統(tǒng)，讓作物更好地適應(yīng)成長環(huán)境。

成功的溫室企業(yè)正在擴大規(guī)模，并將其設(shè)施設(shè)在城市中心附近，以滿足對當?shù)厥称啡找嬖鲩L的需求，無論在什么季節(jié)都一樣。為了完成這些壯舉，溫室產(chǎn)業(yè)投入更多的資金，利用風險投資和其他資源來建設(shè)必要的基礎(chǔ)設(shè)施，以在當前的市場競爭中獲得優(yōu)勢。

總的來說，全球溫室市場目前每年生產(chǎn)近3500億美元的蔬菜，其中美國的產(chǎn)量占不到1%。如今，隨著技術(shù)的進步，這個行業(yè)正前所未有地蓬勃發(fā)展。越來越多的大棚出現(xiàn)了，它們的特點是大規(guī)模的、蜂窩式的、以城市為中心的。

最近溫室產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的一個主要方向是智能溫室市場的興起。智能溫室的特點是先進的技術(shù)水平和控制能力，能夠進一步優(yōu)化生長條件。這些技術(shù)包括在多云天氣和夜間提供節(jié)能補充照明的LED生長燈，以及一組智能傳感器，在植物或生長環(huán)境出現(xiàn)問題時進行探測，并觸發(fā)不同控制系統(tǒng)的響應(yīng)。

BrightFarms通過在大都市地區(qū)融資、建設(shè)和經(jīng)營溫室農(nóng)場，在全國范圍內(nèi)種植本地農(nóng)產(chǎn)品。他們與附近的食品連鎖店合作，使公司能夠快速有效地消除傳統(tǒng)食品供應(yīng)鏈中的時間、距離和成本問題。BrightFarms的溫室由水培系統(tǒng)組成，利用自然光和人造光來種植作物。它的明顯優(yōu)勢是產(chǎn)品到達商店的距離很近，從而實現(xiàn)了可持續(xù)地節(jié)約能源，降低成本。它的運作比傳統(tǒng)的種植方式少用80%的水，少用90%的土地，少用95%的船運燃料。

巴比倫微型農(nóng)場提供了一種“按需”的室內(nèi)農(nóng)業(yè)服務(wù)，比以往任何時候都更容易促進可持續(xù)室內(nèi)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。他們的農(nóng)場種植新鮮農(nóng)產(chǎn)品的速度是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的兩倍，農(nóng)業(yè)用水比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)少90%，而且沒有使用殺蟲劑或有害化學(xué)物質(zhì)。他們的商業(yè)模式極大地降低了與室內(nèi)農(nóng)業(yè)相關(guān)的前期成本，是由一個遠程操作農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)的專利loT平臺提供支持的。

區(qū)塊鏈的跟蹤所有權(quán)記錄和抗篡改能力可以用于解決當前食品系統(tǒng)中的緊急問題，如食品欺詐、安全召回、供應(yīng)鏈效率低下和食品可追溯性。區(qū)塊鏈獨特的去中心化結(jié)構(gòu)確保了經(jīng)過驗證的產(chǎn)品和生產(chǎn)實踐，以創(chuàng)建一個透明的高端產(chǎn)品市場。同時，合適的定價也將觸發(fā)貨幣激勵機制。

隨著區(qū)塊鏈應(yīng)用的新進展，食品可追溯性一直是最近食品安全討論的中心。就易腐食品的性質(zhì)而言，整個食品行業(yè)非常容易因此出現(xiàn)問題，最終影響人類的生活。當食源性疾病威脅公眾健康時，進行根源原因分析的第一步是追蹤污染源，對不確定性零容忍。

因此，可追溯性對食品供應(yīng)鏈至關(guān)重要。在食品生態(tài)系統(tǒng)中，當前的通信框架使得可跟蹤性成為一項耗時的任務(wù)，因為一些相關(guān)方跟蹤信息的方式仍然很落后。而區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)確保了食品價值鏈上的每個參與者都會生成數(shù)據(jù)點，并安全地共享，從而創(chuàng)建一個可靠且可跟蹤的系統(tǒng)。帶有明確所有權(quán)標簽的大量數(shù)據(jù)點可以立即被記錄下來，且不需要進行任何更改。因此，食物從農(nóng)場到餐桌的過程可以被實時監(jiān)控。

區(qū)塊鏈技術(shù)不僅能確保食品安全，它還可以通過在網(wǎng)絡(luò)中建立分類賬和平衡市場定價來增加當前市場的價值。傳統(tǒng)的買賣價格機制依賴于參與者的判斷，而不是整個價值鏈所提供的信息。提供數(shù)據(jù)將創(chuàng)建一個供需關(guān)系的整體圖景。用于交易的區(qū)塊鏈應(yīng)用程序可能也會徹底改變傳統(tǒng)的大宗商品交易和對沖。區(qū)塊鏈使經(jīng)過驗證的交易能夠安全地被食品供應(yīng)鏈中的每個參與者所知，從而創(chuàng)建一個具有巨大透明度的市場。

OriginTrail是第一個基于區(qū)塊鏈技術(shù)的供應(yīng)鏈專用協(xié)議。區(qū)塊鏈技術(shù)具有巨大的潛力，可以分散供應(yīng)鏈中的信源，并帶來巨大的利益。為了釋放這一潛力，OriginTrail協(xié)議被設(shè)計用來解決產(chǎn)品供應(yīng)鏈中限制數(shù)據(jù)交換和完整性的相關(guān)挑戰(zhàn)。OriginTrail在供應(yīng)鏈行業(yè)提供IT供應(yīng)商，在多組織環(huán)境中快速實現(xiàn)支持塊鏈的數(shù)據(jù)共享。

在區(qū)塊鏈和開放數(shù)據(jù)的支持下，Provenance平臺以一種安全、可靠和可訪問的方式收集和共享關(guān)鍵產(chǎn)品的信息。

數(shù)字農(nóng)業(yè)及其相關(guān)技術(shù)的興起帶來了大量新的數(shù)據(jù)機遇。遙感器、衛(wèi)星和無人機每天24小時都可以在整個場地上收集信息。這些儀器可以監(jiān)測植物的健康狀況、土壤狀況、溫度、濕度等。這些傳感器能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是巨大的，這些數(shù)字的重要性隱藏在大量的數(shù)據(jù)中。

其理念是通過先進的技術(shù)（如遙感）讓農(nóng)民更好地了解當?shù)氐那闆r，這些技術(shù)可以讓他們了解比肉眼看得到的更多的情況。

通過將這些技術(shù)整合到全球范圍內(nèi)的關(guān)鍵市場中，運用人工智能和機器學(xué)習來革新農(nóng)業(yè)的潛力是巨大的。遙感使算法能夠?qū)⑥r(nóng)田環(huán)境解釋為統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以被農(nóng)民理解，并有利于其決策。算法會處理數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進行調(diào)整和學(xué)習。

收集的統(tǒng)計信息越多，該算法在預(yù)測結(jié)果范圍方面就越準確。這樣做的目的是，農(nóng)民可以做出更好的決策，利用人工智能來獲得更好的收成。

Aker Technologies公司，開發(fā)智能季節(jié)作物管理工具，以加速整個行業(yè)采用精準農(nóng)業(yè)實踐。Aker已經(jīng)開發(fā)了獲得專利的計算機視覺和生物測量傳感器，以及軟件和服務(wù)解決方案，用于探測和測量作物冠層內(nèi)的害蟲壓力、空氣傳播的病原體、作物疾病和肥力問題。

Agrowatcher使用計算機視覺技術(shù)和多光譜成像識別作物的差異，用于作物識別和檢測水分、蟲害和疾病。植物葉片的顏色和形態(tài)變化是他們的指標。該系統(tǒng)使用一種特殊的雙攝像頭，可以記錄反射光能量圖像，在可見光和近紅外光譜的多個波段具有顯著的分辨率。

文章中提到的這些趨勢在全球均為創(chuàng)新者關(guān)注的熱點，在新科技的推動之下，農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域正在發(fā)生顯著的變化，極大地提升了傳統(tǒng)模式的效率，建立了持續(xù)穩(wěn)定的食物系統(tǒng)。但從長遠來看，隨著全球人口的增多，我們面臨的食物和消費壓力將越來越大，也從側(cè)面推動了農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展。下一個十年，是農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的黃金十年。

在報告中提及較少的中國市場，也有大批的創(chuàng)新企業(yè)扎根在農(nóng)業(yè)和食品領(lǐng)域，具有成熟技術(shù)和成型產(chǎn)品的領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)無人機、農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和供應(yīng)鏈創(chuàng)新等，并且諸多創(chuàng)新是領(lǐng)先于全球的。因為我們有豐富的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和完善的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，信息化、智能化技術(shù)在諸多領(lǐng)域已經(jīng)有成熟的演化路徑，可以沿用、移植到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。可以預(yù)見的趨勢是，未來，將有國內(nèi)農(nóng)業(yè)科技企業(yè)參與全球競爭，將技術(shù)和模式輸出到其他國家和地區(qū)。