編者按：Plug&Play日前發佈2020年農業科技趨勢報告，闡述了農業科技方向的一些熱點議題，比如AIOT、農機自動化、現代溫室、垂直農業等，每個細分領域還附上了相關的企業案例，幫助理解“技術+場景”的創新邏輯。作為一家創新生態平臺型公司，Plug&Play在2006年誕生於美國硅谷，通過獨角獸加速計劃、大企業創新、直接投資等方式推動新經濟公司的成長，覆蓋領域包括農業食品、TMT、消費、供應鏈等。
創新在現代農業中比以往任何時候都更為重要。整個行業正面臨著巨大的挑戰，包括供應成本上升、勞動力短缺，以及消費者對透明度和可持續性偏好的改變。農業企業愈加認識到，面對這些挑戰，需要尋求新的解決辦法。
在過去的10年裡，農業技術的投資有了巨大的增長，在過去的5年裡有67億美元的投資，僅去年一年就有19億美元。主要技術創新集中在室內垂直農場、自動化和機器人技術、畜牧技術、現代溫室實踐、精準農業和人工智能以及區塊鏈方面。
一、室內垂直農場
室內垂直農場可以定義為：在封閉和受控的環境中種植堆疊在一起的農產品的實踐。使用垂直安裝的種植架，與傳統的種植方法相比，它大大減少了種植作物所需的土地空間。
這種種植方式經常與城市和城市農業聯繫在一起，因為它能夠讓作物在有限的空間內茁壯成長。其另一個獨特之處在於，有些農場的種植不需要土壤。該模式下的種植方式大多數是水培，也就是把蔬菜種植在富含生長營養的水缸裡，也有氣培的，即植物的根被系統地噴灑上水和營養物質。另外，自然光也被人工種植燈代替。垂直農場的重要性體現在哪些方面？
1.可靠的收成和最高的作物產量
最近農業領域的技術進一步提升，使得垂直農場能夠控制作物種植的每一個方面。像光線、溼度和水這樣的變量全年都可以精確測量，並且能夠得到24/7的可靠產量。
2.減少勞動力成本
勞動力一直是農業的痛點——這是農業中花費最多的方面之一，並且該行業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，垂直農業可以顯著降低勞動力需求，從而降低成本。
3.優化節能
建立垂直農場能夠顯著減少水和能源的使用，進而優化節能。研究表明，垂直農場比傳統農場少用70%的水，這在乾旱易發區有很大優勢。
4.可持續、環保的增長
與傳統種植方法相比，室內垂直農場佔用的土地空間要少得多，因此在當地的城市農業中心很有吸引力。隨著供應鏈的減少，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。
5.減少殺蟲劑或除草劑的使用
由於室內垂直農場與外部環境完全隔絕，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，而且是經過認證的有機食品，這一點對消費者更有吸引力。
創業公司代表——Aerofarms
這家位於新澤西的初創公司已經開發出了一種空氣仿生種植系統，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，甚至產品的味道也變得更好了。每一株植物都有超過13萬個數據點進行監測，通過這些數據點可以對作物的生長情況預測分析、審查和測試，以改進它們的生長系統。由於有了遠程監測和控制，在一定程度上減少了與傳統農業有關的典型風險。
創業公司代表——Iron Ox
Iron Ox 是第一個（幾乎）完全由機器人運營的垂直農場。該公司已經開發了兩個機器人系統：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並移動它們。他們的水培種植系統比傳統農業少用了90%的水，而每英畝土地的作物產量是傳統農業的30倍。
二、農場自動化
農場自動化，通常與“智能農業”相聯繫，是一種提高農場效率並使作物或牲畜生產週期自動化的技術。
越來越多的公司正致力於機器人創新，以開發無人機、自動拖拉機、機器人收割機、自動澆水和播種機器人。
雖然這些技術是很新的，但在該行業中越來越多的傳統農業公司已經將農業自動化應用到他們的生產過程中。垂直農場的重要性體現在哪些方面？
1.收割自動化
收穫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產品，避免碰傷和損壞。像Agrobot這樣的公司已經成功地開發出了第一款機器人，它可以溫和地收穫傳統上易壞的農產品，同時仍然滿足質量標準。
2.自動拖拉機
自動牽引車可以遠程控制，甚至可以預先編程，讓生產者完全自主操作。拖拉機自動化套件正在開發，用最先進的無人駕駛技術和實施控制對現有拖拉機進行改造，使農民更容易實現自動化。
3.播種、除草
用於播種和除草的機器人可以瞄準特定的作物區域。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減少90%的農藥使用量。
4.無人機
無人機可以用來遠程監控情況，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並經濟有效地識別問題區域，幫助農民及早診斷問題。
創業公司代表——Abundant Robotics
Abundant公司的機器人技術能夠解決農業中最困難的工作。該公司的機器人研究人員，在許多領域都有了新的突破。在過去的兩年裡，他們一直專注於農業領域的難題，並從SRI國際公司中剝離出來，在成功研究的基礎上生產產品。該公司的客戶努力尋求解決緊急問題的方法，並且非常認可該公司提出的解決方案。
創業公司代表——Blue River Technologies
Blue River Technologies公司利用計算機視覺和機器人技術為農業行業構建智能解決方案。他們的See & Spray技術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揮其價值。這項技術為農民提供了一種控制和預防雜草的新方法，同時也減少了90%的除草劑使用量。
三、畜牧技術
畜牧技術可以提高或改善牲畜的生產力、健康狀況或對其的管理。過去8-10年的新技術的發展為畜牧業帶來了巨大的進步，使追蹤和管理牲畜變得更加容易，同時數據也更加重要。畜牧技術可以以營養技術、遺傳學、數字技術等形式出現。
傳感器和數據技術對當前的畜牧業有巨大的影響。它可以通過檢測生病的動物並且智能識別改進的空間來提高家畜的生產力和健康狀況。計算機視覺使我們能夠得到各種各樣的有效的數據，這些數據將被總結成有意義的、可操作的內部信息。數據驅動有利於更好、更有效和及時的決策，從而提高家畜群的生產力。
傳感器技術正在開發中，用來實時監測牛奶質量、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域遠程轉移到另一個區域。機器人技術在這個行業也在快速發展，它解決了傳統牲畜農場勞動力短缺的問題。12%的奶牛場目前使用機器人，預計在未來5年內將增長到20%。
創業公司代表——Cainthus
Cainthus目前正在為奶牛場開發世界上最先進的技術，對動物、農民和食品生產都具有變革意義。利用計算機視覺和人工智能識別健康、生殖和環境變化，將視覺信息轉化為可操作的數據。
創業公司代表——Rex Animal Health
Rex Animal Health的使命是幫助畜牧生產者和農民提高生產力，預測、預防和精確管理畜群中的疾病，從而供應全世界的肉類消費。他們建立了一個關於這些牲畜臨床、健康、性能和遺傳數據的最大數據庫。此外，農業綜合企業可以利用這些數據來了解他們的供應鏈，從而確定潛在的食品傳播疾病的來源，找到最高效的生產者，在大宗商品交易中設定價格，並評估風險，以增加食品供應鏈的透明度。
四、現代化溫室
如今，越來越多的溫室出現了，它們的特點是大規模的、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展趨勢。現代工廠變得越來越注重技術，會使用LED發光二極管和自動控制系統，讓作物更好地適應成長環境。
成功的溫室企業正在擴大規模，並將其設施設在城市中心附近，以滿足對當地食品日益增長的需求，無論在什麼季節都一樣。為了完成這些壯舉，溫室產業投入更多的資金，利用風險投資和其他資源來建設必要的基礎設施，以在當前的市場競爭中獲得優勢。
總的來說，全球溫室市場目前每年生產近3500億美元的蔬菜，其中美國的產量佔不到1%。如今，隨著技術的進步，這個行業正前所未有地蓬勃發展。越來越多的大棚出現了，它們的特點是大規模的、蜂窩式的、以城市為中心的。
最近溫室產業轉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水平和控制能力，能夠進一步優化生長條件。這些技術包括在多雲天氣和夜間提供節能補充照明的LED生長燈，以及一組智能傳感器，在植物或生長環境出現問題時進行探測，並觸發不同控制系統的響應。
創業公司代表——BrightFarms
BrightFarms通過在大都市地區融資、建設和經營溫室農場，在全國範圍內種植本地農產品。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食品供應鏈中的時間、距離和成本問題。BrightFarms的溫室由水培系統組成，利用自然光和人造光來種植作物。它的明顯優勢是產品到達商店的距離很近，從而實現了可持續地節約能源，降低成本。它的運作比傳統的種植方式少用80%的水，少用90%的土地，少用95%的船運燃料。
創業公司代表——Babylon Micro-farms
巴比倫微型農場提供了一種“按需”的室內農業服務，比以往任何時候都更容易促進可持續室內農業的發展。他們的農場種植新鮮農產品的速度是傳統農業的兩倍，農業用水比傳統農業少90%，而且沒有使用殺蟲劑或有害化學物質。他們的商業模式極大地降低了與室內農業相關的前期成本，是由一個遠程操作農場生態系統的專利loT平臺提供支持的。
五、區塊鏈
區塊鏈的跟蹤所有權記錄和抗篡改能力可以用於解決當前食品系統中的緊急問題，如食品欺詐、安全召回、供應鏈效率低下和食品可追溯性。區塊鏈獨特的去中心化結構確保了經過驗證的產品和生產實踐，以創建一個透明的高端產品市場。同時，合適的定價也將觸發貨幣激勵機制。
隨著區塊鏈應用的新進展，食品可追溯性一直是最近食品安全討論的中心。就易腐食品的性質而言，整個食品行業非常容易因此出現問題，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汙染源，對不確定性零容忍。
因此，可追溯性對食品供應鏈至關重要。在食品生態系統中，當前的通信框架使得可跟蹤性成為一項耗時的任務，因為一些相關方跟蹤信息的方式仍然很落後。而區塊鏈的結構確保了食品價值鏈上的每個參與者都會生成數據點，並安全地共享，從而創建一個可靠且可跟蹤的系統。帶有明確所有權標籤的大量數據點可以立即被記錄下來，且不需要進行任何更改。因此，食物從農場到餐桌的過程可以被實時監控。
區塊鏈技術不僅能確保食品安全，它還可以通過在網絡中建立分類賬和平衡市場定價來增加當前市場的價值。傳統的買賣價格機制依賴於參與者的判斷，而不是整個價值鏈所提供的信息。提供數據將創建一個供需關係的整體圖景。用於交易的區塊鏈應用程序可能也會徹底改變傳統的大宗商品交易和對沖。區塊鏈使經過驗證的交易能夠安全地被食品供應鏈中的每個參與者所知，從而創建一個具有巨大透明度的市場。
創業公司代表——OriginTrail
OriginTrail是第一個基於區塊鏈技術的供應鏈專用協議。區塊鏈技術具有巨大的潛力，可以分散供應鏈中的信源，並帶來巨大的利益。為了釋放這一潛力，OriginTrail協議被設計用來解決產品供應鏈中限制數據交換和完整性的相關挑戰。OriginTrail在供應鏈行業提供IT供應商，在多組織環境中快速實現支持塊鏈的數據共享。
創業公司代表——Provenance
在區塊鏈和開放數據的支持下，Provenance平臺以一種安全、可靠和可訪問的方式收集和共享關鍵產品的信息。
六、人工智能
數字農業及其相關技術的興起帶來了大量新的數據機遇。遙感器、衛星和無人機每天24小時都可以在整個場地上收集信息。這些儀器可以監測植物的健康狀況、土壤狀況、溫度、溼度等。這些傳感器能產生的數據量是巨大的，這些數字的重要性隱藏在大量的數據中。
其理念是通過先進的技術（如遙感）讓農民更好地瞭解當地的情況，這些技術可以讓他們瞭解比肉眼看得到的更多的情況。
通過將這些技術整合到全球範圍內的關鍵市場中，運用人工智能和機器學習來革新農業的潛力是巨大的。遙感使算法能夠將農田環境解釋為統計數據，這些數據可以被農民理解，並有利於其決策。算法會處理數據，根據接收到的數據進行調整和學習。
收集的統計信息越多，該算法在預測結果範圍方面就越準確。這樣做的目的是，農民可以做出更好的決策，利用人工智能來獲得更好的收成。
創業公司代表——Aker Technologies
Aker Technologies公司，開發智能季節作物管理工具，以加速整個行業採用精準農業實踐。Aker已經開發了獲得專利的計算機視覺和生物測量傳感器，以及軟件和服務解決方案，用於探測和測量作物冠層內的害蟲壓力、空氣傳播的病原體、作物疾病和肥力問題。
創業公司代表——Agrowatcher
Agrowatcher使用計算機視覺技術和多光譜成像識別作物的差異，用於作物識別和檢測水分、蟲害和疾病。植物葉片的顏色和形態變化是他們的指標。該系統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。
小結
文章中提到的這些趨勢在全球均為創新者關注的熱點，在新科技的推動之下，農業食品領域正在發生顯著的變化，極大地提升了傳統模式的效率，建立了持續穩定的食物系統。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，也從側面推動了農業科技的發展。下一個十年，是農業科技發展的黃金十年。
在報告中提及較少的中國市場，也有大批的創新企業紮根在農業和食品領域，具有成熟技術和成型產品的領域包括農業無人機、農業互聯網、農業大數據和供應鏈創新等，並且諸多創新是領先於全球的。因為我們有豐富的產業基礎和完善的產業基礎設施，信息化、智能化技術在諸多領域已經有成熟的演化路徑，可以沿用、移植到農業領域。可以預見的趨勢是，未來，將有國內農業科技企業參與全球競爭，將技術和模式輸出到其他國家和地區。
閱讀更多 35鬥 的文章
