24小時耕作、自動駕駛拖拉機(jī)、無人多用途收割機(jī)…這些設(shè)備不再是科幻小說的想象,今日的農(nóng)業(yè)已經(jīng)開始擁抱各種創(chuàng)新科技。
在人們印象中農(nóng)民辛苦揮汗播種、祈求風(fēng)調(diào)雨順五谷豐收的那些畫面,其實(shí)從未精確反映農(nóng)業(yè)科技;美國威斯康星州戴恩郡(Dane County, Wisconsin)的作物與土壤部門代表官員Heidi Johnson表示,農(nóng)民其實(shí)是最具創(chuàng)意的「能工巧匠」。
面對農(nóng)耕設(shè)備的科技化議題,農(nóng)人們通常都得自己解決;因?yàn)橛袎K地的那位王老先生不太可能擁有一個IT部門。美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校(Univ. of Wisconsin, Madison)副教授Brian Luck表示:“農(nóng)民朋友們不只能自給自足,也擅長于在開發(fā)能貼近他們需求的東西上掌握先機(jī)?!彼a(bǔ)充,其實(shí)現(xiàn)在看到的許多新興農(nóng)業(yè)科技,都是農(nóng)民們自己的發(fā)想。
美國威斯康星州在不久前舉行了一場“農(nóng)業(yè)科技展(Farm Tech Days Show)”,現(xiàn)場不只能看到大型收割機(jī)、農(nóng)業(yè)用直升機(jī),參觀者還能親自嘗試并與其他同業(yè)探討最先進(jìn)的農(nóng)業(yè)科技,包括能連結(jié)至云端進(jìn)行分析、改善農(nóng)作物產(chǎn)量的傳感器,以及能分擔(dān)勞力的機(jī)器人。
無人機(jī)在今日的農(nóng)業(yè)科技中也扮演了一個角色
你可能不知道,無人機(jī)、機(jī)器人、分子科學(xué)、云端服務(wù),以及氣候變遷背后的巨量數(shù)據(jù)分析,已經(jīng)是當(dāng)代新農(nóng)民每日閑話的議題。而Luck表示,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的下一件大事,并非管理單一大農(nóng)場,而是許多個小規(guī)模單位:“藉由透過GPS與地圖科技的進(jìn)展,我們的目標(biāo)是管理個別區(qū)域內(nèi)的農(nóng)地灌溉輛、施肥量,并精細(xì)到每一株作物?!?
根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部(USDA)的初步統(tǒng)計(jì)數(shù)字,2014年美國農(nóng)業(yè)凈收入總計(jì)1,080億美元,與2004年相比增長了24%。農(nóng)業(yè)依然是美國眾多地區(qū)的基本產(chǎn)業(yè),甚至是主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
按照硅谷的標(biāo)準(zhǔn)來看,這一增長可能算不上什么,但大多數(shù)農(nóng)田和農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)陪伴我們的時間可能比近來受寵的社交媒體要長得多。有了高科技的配合,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在效率變高的同時也變得更加智能。
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遍地傳感器,一個美國農(nóng)民的日常
農(nóng)民需要能實(shí)時處理分析農(nóng)場數(shù)據(jù)的方案
如此精確的農(nóng)業(yè)耕作科技,能讓農(nóng)民們實(shí)時觀察、量測作物的狀況并作出回應(yīng);Luck指出:“資料是其中的關(guān)鍵?!?
美國明尼蘇達(dá)州農(nóng)業(yè)合作社Land O’Lakes旗下的農(nóng)業(yè)顧問子公司W(wǎng)infield Solutions業(yè)務(wù)經(jīng)理Larry Fiene接受EE Times美國版編輯訪問時表示:“農(nóng)民們會想要立即知道農(nóng)作物何時‘不舒服’,以及原因所在;”他表示,農(nóng)民最需要的高科技方案,包括能告訴他們土壤肥沃度的傳感器,甚至精細(xì)到土壤顆粒中的化學(xué)/礦物質(zhì)成分比重。
此外Larry指出,農(nóng)民們也會想知道:“土壤營養(yǎng)成分傳遞到作物的流速;”因此農(nóng)民需要實(shí)時性的數(shù)據(jù),以及所需的傳感器、診斷工具。
農(nóng)業(yè)技術(shù)供貨商John Deere的 Field Connect是一套能監(jiān)測濕度并將數(shù)據(jù)傳送上線,讓農(nóng)民實(shí)時做出是否需要灌溉的決定
去年底,美國國家食品及農(nóng)業(yè)研究所(National Institute of Food and Agriculture,NIFA)總監(jiān)Sonny Ramaswamy首度提出“農(nóng)事聯(lián)網(wǎng)(Internet of Ag Things)”這個名詞,但它也并非全新概念,因?yàn)檗r(nóng)民們已經(jīng)在實(shí)踐;Luck指出:“他們收集來自空氣與土地的資料──藉由放飛無人機(jī)、在施肥與噴藥設(shè)備中布署作物傳感器,以及把濕度傳感器推入土壤?!?
不過Luck也指出,農(nóng)民們?nèi)狈δ軡M足需求、具成本效益的寬帶連結(jié)技術(shù);現(xiàn)在就算是在偏遠(yuǎn)地區(qū),農(nóng)民們也能連上互聯(lián)網(wǎng)──例如透過衛(wèi)星;但是其可取得性與聯(lián)機(jī)成本對他們來說不太友善,因?yàn)檗r(nóng)民們得處理越來越大量的數(shù)據(jù)流。
現(xiàn)在農(nóng)民們是會用SD卡或隨身碟,來儲存在農(nóng)場上收集到的數(shù)據(jù),再帶回家輸入計(jì)算機(jī)、傳送至服務(wù)機(jī)構(gòu)讓顧問或農(nóng)作物專家進(jìn)行分析;整套流程可能得花上幾天。若農(nóng)場設(shè)備終端節(jié)點(diǎn)具備足夠運(yùn)算能力,可以處理或編輯原始數(shù)據(jù),再將其中最必要的部分直接傳送至云端呢?這樣的自動化程序?qū)菍?shí)時運(yùn)作的,Luck指出:“我們正朝著這樣的方向邁進(jìn)?!?
Spectrum Technologies 開發(fā)的可攜式土壤濕度傳感器
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高科技農(nóng)場上無人操作的機(jī)器人幫手
戴恩郡作物與土壤部門的Johnson表示,今日的農(nóng)場規(guī)模越來越大,農(nóng)民們有很大范圍的耕地面積,因此他們也正在積極尋求:“能從各方面提升產(chǎn)量,以及因應(yīng)農(nóng)業(yè)勞動力短缺問題的解決方案。”
機(jī)器人正準(zhǔn)備大舉進(jìn)軍農(nóng)耕領(lǐng)域,例如有一種能在玉米叢中竄來竄去的小型機(jī)器人,可以在夏季末開始播種,甚至在成熟的玉米收割之前;還有一種擠牛奶機(jī)器人也正興起,但價格仍非常昂貴;Johnson表示,比起真人擠牛奶的手法會因人而異:“乳牛們其實(shí)更喜歡機(jī)器人穩(wěn)定、力道一致的“手感”。”
Rowbot推出的小型農(nóng)耕機(jī)器人,可以在玉米叢中跑來跑去播種
不需要操作員的自動轉(zhuǎn)向拖拉機(jī)也已經(jīng)問世,但威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的Luck表示:“當(dāng)然,那總是會引發(fā)一些憂慮;例如若一臺500匹馬力、無人駕駛的機(jī)器突然失控,沖向農(nóng)舍怎么辦?”
這種超大型的收割機(jī)具備智慧傳感器,能監(jiān)測收割到的玉米或干草重量,并估算出產(chǎn)量與收割面積
但農(nóng)民們其實(shí)已經(jīng)開始嘗試較小型的無人操作機(jī)器,也為24小時的農(nóng)耕開啟了大門;因?yàn)椴恍枰肆?,不必睡覺的機(jī)器能讓農(nóng)民坐享豐收之樂;而Luck認(rèn)為,在無人駕駛車輛上路之前,應(yīng)該可以先看到無人駕駛拖拉機(jī)在農(nóng)場上工作。
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當(dāng)農(nóng)業(yè)遇上科技,當(dāng)個快樂的農(nóng)夫
農(nóng)民們通常會根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)法則來做決定,根據(jù)這個訣竅再加上農(nóng)民們基本上具備的創(chuàng)新天性;農(nóng)業(yè)為想嘗試新工具、新算法與分析技術(shù)的科技業(yè)者提供了一個完美的試驗(yàn)場。
美國硅谷的農(nóng)業(yè)與食品相關(guān)技術(shù)新創(chuàng)公司正夯,聚焦農(nóng)業(yè)科技的研討會快速增加;Cleantech Corp.的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,農(nóng)業(yè)與食品科技的投資額呈現(xiàn)大幅成長的趨勢,在2014年相關(guān)領(lǐng)域投資金額達(dá)到11.4億美元,投資案數(shù)量有176件。
讓創(chuàng)業(yè)者與各家企業(yè)對農(nóng)業(yè)與食品領(lǐng)域興趣濃厚的原因,還包括根據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計(jì),全球需要糧食的人口數(shù)到2050年將達(dá)到90億;Luck表示:“這意味著我們需要在未來40年內(nèi),將糧食生產(chǎn)量提高一倍?!彪m然在理論上,新科技能讓農(nóng)耕“有種就有收獲”,但仍有風(fēng)險;Johnson表示:“天氣是個問題;”農(nóng)民們無法掌控老天爺?shù)钠狻?
為了收集更多精確的科學(xué)數(shù)據(jù),像是Johnson 這樣的官方部門研究員,需要農(nóng)民們持續(xù)好幾年采用相同的技術(shù);但如果出了什么問題,農(nóng)民們就不會再想要重復(fù)那些產(chǎn)量不佳的實(shí)驗(yàn)。“這通常都是強(qiáng)迫推銷,”Johnson 表示:“因?yàn)檗r(nóng)民們認(rèn)為這是在浪費(fèi)錢?!?
正如Winfield的Fiene所言,農(nóng)業(yè)有三成到四成的產(chǎn)量,是天氣決定的;靠天吃飯或許仍是農(nóng)民們難以擺脫的宿命,但藉由最新的農(nóng)業(yè)科技,還是可以當(dāng)個快樂的農(nóng)夫!
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美國加州那地兒有一個“農(nóng)業(yè)硅谷”
從美國西部著名的硅谷驅(qū)車向北約2小時,就到了距加利福尼亞州首府薩克拉門托20公里左右、人口6.5萬的小城戴維斯。這里是農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的知名學(xué)府——加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校所在地。近年來,在該校科研創(chuàng)新的帶動下,不少農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和農(nóng)業(yè)高新技術(shù)公司聚集在這一地區(qū),使這里被稱作“農(nóng)業(yè)硅谷”。
肯特·布拉德福德是戴維斯分校植物科學(xué)系的教授,他于1999年?duì)款^和同事們創(chuàng)立了“種子生物技術(shù)中心”。如今該中心已是植物繁殖和育種領(lǐng)域的領(lǐng)先研究機(jī)構(gòu),為美國和其他一些國家的種子行業(yè)貢獻(xiàn)了許多成果,包括基因改良育種等先進(jìn)技術(shù)。
“在戴維斯分校周邊地區(qū),有50多家種業(yè)公司,如果算上再遠(yuǎn)一些的地區(qū),大約有150家,包括美國最大的9家種業(yè)公司,”布拉德福德說,“這里已形成高科技帶動的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng),所以有人稱這里為‘農(nóng)業(yè)硅谷’?!?
加州是美國的農(nóng)業(yè)大州,有近8萬個農(nóng)場,2013年農(nóng)業(yè)產(chǎn)值達(dá)464億美元。戴維斯分校從創(chuàng)辦之初就和農(nóng)業(yè)緊密聯(lián)系。
除了“種子生物技術(shù)中心”,以戴維斯分校的科研為基礎(chǔ)成立的農(nóng)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)還包括“世界糧食中心”、“羅伯特·蒙達(dá)維葡萄酒和食物科學(xué)中心”等。這些研究機(jī)構(gòu)將科研、教學(xué)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)系在一起,不斷產(chǎn)生新的科研成果,推動商業(yè)化應(yīng)用。世界上第一種獲準(zhǔn)商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物——延熟保鮮的轉(zhuǎn)基因番茄,就是一家名為“卡爾基因”的企業(yè)在戴維斯分校研究人員的幫助下研發(fā)出來的。
在綿延數(shù)百公里的加州中部谷地農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū),戴維斯分校的科研成果隨處可見,涵蓋作物、牲畜、環(huán)境、機(jī)械等諸多方面,比如一種在很多番茄種植農(nóng)場使用的智能采摘分揀機(jī),不僅能把番茄和收割的葉莖分開,還能留下成熟的紅番茄,丟棄未成熟的青番茄。
正如硅谷的形成與斯坦福大學(xué)密不可分,類似于硅谷的科研與商業(yè)環(huán)境已圍繞戴維斯分校產(chǎn)生,只不過主要在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì),僅2014年周邊地區(qū)應(yīng)用該??蒲谐晒麆?chuàng)辦的新公司就達(dá)14家。該校畢業(yè)生湯姆·沙普蘭德創(chuàng)辦的“土樂技術(shù)公司”是其中一家,其主要產(chǎn)品是一種監(jiān)測報(bào)告農(nóng)田水分的感應(yīng)設(shè)備。在加州連續(xù)4年大旱的形勢下,這種水分監(jiān)測設(shè)備很有商業(yè)價值,已有了60多家客戶,還得到幾家風(fēng)險投資公司的上百萬美元投資。
“未來二三十年,世界人口可能還要增加一二十億。通過科技提高土地使用效率,為更多人口提供足夠的食物,是我們努力的目標(biāo)之一,”布拉德福德說,“正如硅谷在過去二三十年中使整個世界發(fā)生了很大變化一樣,農(nóng)業(yè)科技也可以發(fā)揮巨大作用造福人類。”
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