Nông nghiệp thông minh: Giải pháp phát triển hiệu quả, bền vững

Hướng tới phát triển nông nghiệp thông minh, nhiều quốc gia đã và đang chuyển sang áp dụng các công nghệ hiện đại vào hoạt động chăn nuôi, trồng trọt.. Việc này giúp tạo ra các sản phẩm nông nghiệp với hiệu quả và chất lượng cao, tiết kiệm chi phí cũng như thân thiện với môi trường. Cùng FPT IS tìm hiểu về khái niệm, lợi ích mang lại và các công nghệ ứng dụng trong nông nghiệp thông minh trong các nội dung dưới đây:

Tham khảo: Chuyển đổi xanh là gì? Áp dụng chuyển đổi xanh vào doanh nghiệp

1. Nông nghiệp thông minh là gì?

Nông nghiệp thông minh là hoạt động sản xuất nông nghiệp áp dụng công nghệ cao (cơ giới hóa, tự động hóa,…); công nghệ sản xuất và bảo quản sản phẩm an toàn (phương pháp hữu cơ, theo GAP,…); công nghệ quản lý, nhận diện sản phẩm theo chuỗi giá trị,… gắn với hệ thống trí tuệ nhân tạo, công nghệ thông tin để tối ưu hóa quy trình sản xuất. 

Tìm hiểu thêm: Xu hướng chuyển đổi kép tạo đột phá cho doanh nghiệp

2. Lợi ích của nông nghiệp thông minh

Nông nghiệp thông minh mang lại rất nhiều lợi ích, cụ thể như sau:

Giảm chi phí

Giảm chi phí chung, nâng cao chất lượng và sản lượng sản phẩm, tăng cường tính bền vững trong nông nghiệp và cải thiện trải nghiệm của người tiêu dùng.

Nâng cao khả năng kiểm soát sản xuất

Nhờ đó mà việc quản lý hoạt động sản xuất hiệu quả hơn và giảm lãng phí. Ví dụ như theo dõi các bất thường trong quá trình sinh trưởng của cây trồng hoặc tình trạng sức khỏe của vật nuôi giúp giảm thiểu nguy cơ mất năng suất.

Tự động hóa tăng hiệu quả

​Với các thiết bị thông minh, nhiều quy trình có thể được kích hoạt đồng thời và các dịch vụ tự động sẽ nâng cao chất lượng, khối lượng sản phẩm bằng cách kiểm soát tốt hơn các quy trình sản xuất.

Theo dõi hệ thống canh tác sát sao

Hệ thống canh tác thông minh cũng giúp quản lý dự báo nhu cầu một cách chính xác và đưa sản phẩm ra thị trường đúng thời điểm, giảm lãng phí. Nông nghiệp chính xác tập trung vào việc quản lý nguồn cung đất và điều chỉnh các thông số phát triển dựa trên tình trạng đất. Ví dụ như độ ẩm, phân bón hoặc dinh dưỡng để đáp ứng nhu cầu của từng loại cây trồng.

Tham khảo: Nông nghiệp xanh là gì? Thực trạng và các giải pháp phát triển

3. Quy trình diễn ra tại một trang trại ứng dụng nông nghiệp thông minh như thế nào?

Bước 1: Thu thập dữ liệu

Các cảm biến được lắp đặt tại tất cả các vị trí quan trọng trong trang trại, thu thập data về đất, không khí,…

Bước 2: Chẩn đoán

Hệ thống sẽ phân tích dữ liệu thu thập và đưa ra kết luận dựa trên trạng thái của đối tượng hoặc quá trình giám sát, đồng thời xác định các vấn đề tiềm ẩn.

Bước 3: Đưa ra quyết định

Dựa trên các vấn đề đã được xác định ở bước trước, phần mềm hoặc người quản lý phần mềm sẽ quyết định các hành động cần thực hiện.

Bước 4: Hành động

Các hành động được xác định ở bước trước sẽ được thực hiện. Sau đó, các cảm biến sẽ tiếp tục theo dõi và đo lường chỉ số về đất, không khí, độ ẩm,… và toàn bộ chu trình sẽ bắt đầu lại từ đầu.

Kết quả của quy trình canh tác thông minh tự động này là độ chính xác cao và khả năng kiểm soát 24/7, giúp tiết kiệm đáng kể tất cả các nguồn lực chính được sử dụng – bao gồm nước, năng lượng, phân bón, thời gian của các nhà hoạch định chiến lược và thời gian của nguồn nhân lực có trình độ thấp hơn.

Xem thêm: ESG là gì? Tiêu chuẩn, chiến lược và 7 bước lập báo cáo ESG

4. 5 công nghệ sử dụng trong nông nghiệp thông minh

Nghiên cứu mới chỉ ra rằng, để cung cấp đủ thực phẩm cho dân số toàn cầu, sản xuất nông nghiệp cần phải tăng 60% vào năm 2030. Vì vậy, yêu cầu nông dân và các nhà sản xuất thực phẩm phải áp dụng công nghệ số để nâng cao hiệu quả và bảo vệ môi trường. Từ đó phát triển nông nghiệp bền vững. 

Dưới đây là 5 công nghệ tiên tiến đang thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp thông minh:

4.1. Ứng dụng công nghệ thông tin

Khi ứng dụng công nghệ thông tin, doanh nghiệp sẽ áp dụng các cảm biến IoT. Những cảm biến này được liên kết với các máy móc thông minh và hoạt động tự động trong quá trình sản xuất nông nghiệp, giúp đối phó với thách thức của biến đổi khí hậu, cải thiện điều kiện môi trường trong nhà kính.

Tích hợp cả công nghệ mã vạch kép để theo dõi toàn bộ quá trình sản xuất. Từ khi nguyên liệu được nhập vào, qua các giai đoạn phát triển của cây trồng và vật nuôi, cho đến khi sản phẩm cuối cùng được tạo ra. Các giải pháp IoT chủ yếu nhằm mục đích giúp nông dân kết nối nhanh chóng và dễ dàng hơn với chuỗi cung ứng. Từ đó tăng năng suất, lợi nhuận và bảo vệ môi trường.

Theo các báo cáo kinh doanh, số lượng thiết bị IoT sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp trên toàn cầu đã đạt đến 70 triệu thiết bị vào năm 2020, với mức tăng trưởng hàng năm là 20%. Dự kiến, quy mô của nông nghiệp thông minh trên toàn cầu sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2025, đạt giá trị 15.3 tỷ USD, tăng từ 5 tỷ USD vào năm 2016.

4.2. Công nghệ vật liệu mới

Doanh nghiệp sẽ sử dụng các vật liệu mới như khung thép nặng được thay bằng các khung nhựa polymer có độ bền cao hơn; Kính được thay bằng mica trong suốt có độ bền vượt trội và không bị vỡ; Các vòi phun sương bằng nhựa cao cấp thay thế cho vòi bằng đồng và thép dễ bị han rỉ; Các giàn và chậu trồng cây được thay bằng hộp nhựa và chậu nhựa.

Hệ thống đèn LED đồng bộ được sử dụng trong canh tác kỹ thuật cao để tối ưu hóa quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, thay thế cho đèn chiếu sáng thông thường nhằm tiết kiệm điện năng và tăng hiệu suất quang hợp.

Các giá thể nhẹ, tơi xốp và chứa dinh dưỡng được xử lý để thay thế cho đất, giúp cây trồng tránh khỏi sâu bệnh phá hoai. Công nghệ thủy canh và khí canh được áp dụng nhằm cách ly cây trồng khỏi môi trường tự nhiên. Từ đó chủ động ứng dụng đồng bộ công nghệ cao.

Tế bào quang điện (Solar Cells) được sử dụng để tận dụng hiệu quả không gian, giảm chi phí năng lượng cho hầu hết các thiết bị trong trang trại/doanh nghiệp hoặc các vườn lớn cung cấp bộ pin điện mặt trời.

Tham khảo: Năng lượng tái tạo là gì? Xu hướng chuyển dịch năng lượng theo hướng xanh

4.3. Công nghệ robot và tự động hóa

Hiện nay, việc sử dụng robot trong nhiều khâu sản xuất, thu hoạch và chế biến đang trở nên phổ biến ở những nơi thiếu nhân lực hoặc có chi phí lao động quá cao. Robot dần thay thế con người trong việc chăm sóc cây trồng và vật nuôi, giúp giảm bớt gánh nặng công việc.

Các thiết bị bay không người lái và vệ tinh được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các trang trại, nhà vườn. Thông qua việc phân tích này, các khuyến nghị được đưa ra để quản lý trang trại hiệu quả hơn. Ngành nông nghiệp hiện đang áp dụng thiết bị bay không người lái để gieo hạt, phun thuốc trừ sâu, bón phân, vẽ bản đồ ruộng, dự báo tình trạng sạt lở đất, phá rừng, cháy rừng.

Thiết bị tưới tiêu tự động hóa cũng được sử dụng để phun sương khi nhiệt độ trong vườn quá cao và độ ẩm xuống thấp, giúp duy trì môi trường tối ưu cho cây trồng. Những con robot trong lĩnh vực nông nghiệp đang gia tăng năng suất lao động cho nông dân bằng nhiều cách khác nhau.

Thực tế cho thấy, ở các trang trại chăn nuôi bò sữa, hệ thống robot hiện nay thường được triển khai để vắt sữa. Mặc dù robot chỉ đảm nhận một phần nhỏ trong toàn bộ quá trình chăn nuôi, nhưng Liên minh châu Âu dự đoán rằng khoảng 50% tổng đàn gia súc châu Âu sẽ được vắt sữa bằng robot vào năm 2025.

4.4. Công nghệ sinh học

Việc áp dụng các giống cây trồng và vật nuôi mới được phát triển thông qua công nghệ sinh học như nuôi cấy mô tế bào và chỉnh sửa gen đang ngày càng phổ biến. Những giống này giúp khắc phục các khuyết điểm của hệ gen và cải thiện năng suất cũng như chất lượng sản phẩm.

Chúng ta cũng sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng có nguồn gốc tự nhiên và từ công nghệ vi sinh hoặc lên men sinh học như GA3, NAA, các axit amin, các vitamin B1, B6, B12. 

Phân hữu cơ và thuốc trừ sâu sinh học như abamectin, BT và nấm đối kháng Beauveria, các màng sinh học đang được sử dụng để lọc khí và khử trùng. Các bộ kit chẩn đoán bệnh cây, gia súc, gia cầm, và thủy sản giúp phát hiện sớm và xử lý bệnh kịp thời. 

Các chế phẩm sinh học cũng được dùng để làm sạch môi trường chuồng trại, ao nuôi, bể cá, và bảo quản rau quả tươi lâu hơn, đảm bảo chất lượng trong quá trình sơ chế và chế biến.

Đặc biệt, các chế phẩm sinh học kết hợp với công nghệ nano đã làm tăng hiệu quả sử dụng. Ví dụ như phân bón nano mới có thể thay thế việc chiếu sáng cho cây thanh long và cây hoa cúc khi ra hoa, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế đáng kể.

4.5. Công nghệ trí tuệ nhân tạo

Sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đang tạo ra nhiều phần mềm và máy móc để thu thập thông tin cũng như kết nối các thiết bị, xử lý dữ liệu lớn (Big Data). Điều này giúp đưa ra các phương án quản lý sản xuất theo hướng nông nghiệp hữu cơ an toàn, từ vườn  sản xuất đến bàn ăn.

Các nước tiên tiến đang triệt để áp dụng công nghệ AI trong việc quản lý sản xuất cây trồng, vật nuôi, thu hoạch, bảo quản và chế biến trong nền nông nghiệp thông minh. Điều này không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn đảm bảo môi trường hòa hợp với thiên nhiên.

Trí tuệ nhân tạo được tích hợp trên các thiết bị bay không người lái đã được thử nghiệm và áp dụng từ lâu, nhưng chỉ mới gần đây mới được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Việc này đã giúp tăng tốc độ phun thuốc trừ sâu lên gấp 5 lần so với các loại máy móc khác và hoạt động gieo trồng bằng máy bay cũng giảm đáng kể chi phí lao động so với phương pháp truyền thống.

Tham khảo: Tín chỉ CO2 là gì? Thị trường mua bán chứng chỉ carbon

5. Nông nghiệp thông minh có phải là tương lai của ngành nông nghiệp?

Công nghệ nông nghiệp thông minh cung cấp cho doanh nghiệp những cách thức mới để thúc đẩy hiệu quả nông nghiệp, đồng thời giúp giảm chi phí và tăng doanh thu. Nói cách khác, công nghệ canh tác thông minh có ý nghĩa quan trọng nhất đối với sự phát triển của nền nông nghiệp hiện đại và sẽ giúp các ngành nông nghiệp tồn tại trong tương lai.

Xem thêm: Net zero là gì? Tầm quan trọng của phát thải ròng bằng 0

6. Phát triển nông nghiệp thông minh tại Việt Nam

Để phát triển nông nghiệp thông minh, Việt Nam cần có cách tiếp cận hợp lý, dựa trên nhiều yếu tố khác nhau để đảm bảo phương thức sản xuất tối ưu, hài hòa và hiệu quả về kinh tế, xã hội, môi trường.

Hiện nay, phát triển nông nghiệp cùng công nghệ thông minh đang là xu hướng được nhiều nông dân, hợp tác xã áp dụng. Điều này đã chứng minh tính hiệu quả và mang lại “diện mạo mới” cho ngành nông nghiệp. Thực tế cho thấy, giải pháp này đã đem lại nhiều lợi ích và giá trị cho sản xuất nông nghiệp của Việt Nam.

Tuy nhiên, việc phát triển nông nghiệp thông minh ở Việt Nam vẫn gặp nhiều khó khăn và thách thức, cụ thể như sau: 

• Thiếu các nghiên cứu về mô hình quản trị số để thiết kế phần mềm phù hợp với nhu cầu của chuỗi giá trị.
• Cơ sở dữ liệu số phục vụ nông nghiệp chưa được thiết kế và số hóa đồng bộ.
• Khả năng cung ứng công nghệ còn hạn chế.
• Thị trường máy móc và thiết bị nông nghiệp chưa phát triển.
• Tỷ lệ tự động hóa trong nông nghiệp chưa cao.
• Các sản phẩm của các nhà cung cấp khác nhau chưa đồng bộ và không kết nối được với nhau. 
• Công tác nghiên cứu, ứng dụng và chuyển giao khoa học kỹ thuật chưa theo kịp yêu cầu sản xuất.
• Đầu tư cho phát triển giải pháp thông minh ngành nông nghiệp còn hạn chế.
• Chưa có cơ chế ưu đãi về tín dụng, đất đai cho phát triển nông nghiệp.

Ứng dụng công nghệ thông minh giúp cây trồng và vật nuôi phát triển tối ưu, tăng năng suất, đảm bảo chất lượng sản phẩm an toàn và mang lại hiệu quả kinh tế, góp phần hiện đại hóa ngành nông nghiệp.

Việc lựa chọn các giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện cụ thể của từng địa phương, doanh nghiệp và trang trại là cần thiết. Các giải pháp này bao gồm: 

• Kết nối thiết bị cảm biến IoT trong các trang trại để điều khiển tự động, ứng phó với biến đổi khí hậu trong nhà kính.
• Sử dụng công nghệ đèn LED để tối ưu hóa quá trình sinh trưởng của hoa.
• Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời.
• Ứng dụng công nghệ robot và công nghệ quản lý tài chính.
• Sử dụng thiết bị bay không người lái để chăm sóc cây trồng, phòng chống dịch hại và cảnh báo thời tiết.

Việc tiếp cận trình độ khoa học và công nghệ tiên tiến của thế giới sẽ giúp rút ngắn thời gian sản xuất cũng như nâng cao hiệu quả của giải pháp thông minh nông nghiệp dựa trên trí tuệ nhân tạo và robot. Điều này nhằm sản xuất thực phẩm an toàn và phục vụ cho việc thu hoạch, sơ chế, chế biến nông sản. 

Ngoài ra, các doanh nghiệp cũng cần tổ chức lại phát triển nông nghiệp gắn với bảo vệ cảnh quan môi trường và xây dựng nông thôn mới. Chiến lược phát triển này sẽ kết hợp nông nghiệp thông minh và nông nghiệp hữu cơ với các sản phẩm OCOP đặc thù của mỗi địa phương để phát triển nông nghiệp bền vững.

Các bài viết liên quan:

• Năng lượng không tái tạo là gì? Các phương án thay thế
• Phát triển bền vững là gì? Mô hình và nguyên tắc quan trọng

Phát triển nông nghiệp thông minh chắc chắn sẽ trở thành xu hướng tất yếu của ngành nông nghiệp và là một trong những mục tiêu Việt Nam hướng đến trong tương lai. Nông nghiệp thông minh không chỉ góp phần tăng thu nhập cho người sản xuất, mà còn bảo vệ nguồn tài nguyên, môi trường sinh thái theo hướng sản xuất nhiều hơn về giá trị với đầu tư ít hơn về tài nguyên, lao động và vật tư.