Policy Horizons Canada phối hợp với nhà phân tích Michell Zappa của tổ chức Envisioning đã xuất bản một báo cáo có tựa đề: "Các công nghệ mới và biểu đồ thông tin đi kèm", trong đó liệt kê các công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng, nông nghiệp, vật liệu và nano, sức khỏe, truyền thông và số hóa.
Những công nghệ mới hỗ trợ canh tác nông nghiệp
Đến năm 2050, dân số trên Trái Đất sẽ chạm ngưỡng 10 tỷ người. Khi ấy, nhu cầu thực phẩm sẽ tăng 70%, nhu cầu canh tác nông nghiệp phục vụ con người và gia súc tăng ít nhất gấp đôi. Những nhu cầu này đang định hình thị trường nông nghiệp theo cách mà con người chưa bao giờ thấy trước đây. Trong tình hình ấy, áp dụng công nghệ cải tiến vào canh tác nông nghiệp là cách thức hữu hiệu và cần thiết.
Trên thực tế, công nghệ đã chẳng còn là khái niệm quá xa lạ với ngành nông nghiệp, đặc biệt là công nghệ Internet of Things (IoT). Bên cạnh công nghệ chuỗi khối (blockchain) và trí tuệ nhân tạo, IoT đã thực sự làm nên một cuộc cách mạng trong ngành nông nghiệp. Giờ đây, người nông dân có thể kết nối những thiết bị thông minh bằng Internet, chẳng hạn các cảm biến và thiết bị xử lý, để cải tiến canh tác nông nghiệp.
Các công nghệ nông nghiệp được chia làm 4 nhóm chính: cảm biến, thực phẩm, tự động và kỹ thuật. Trong đó, công nghệ cảm biến cho phép nhà nông chuẩn đoán và theo dõi mùa màng theo thời gian thực, hỗ trợ chăn nuôi và máy móc nông nghiệp. Công nghệ thực phẩm sẽ mang lại những thành tựu về gene cũng như khả năng tạo ra thịt từ phòng thí nghiệm. Công nghệ tự động trong nông nghiệp sẽ được thực hiện bởi các robot kích thước lớn hoặc robot siêu nhỏ để giám sát quá trình gieo trồng. Còn công nghệ kỹ thuật giúp nông nghiệp mở rộng quy mô sang những phương tiện mới, địa điểm mới và lĩnh vực mới của nền kinh tế.
I - Cảm biến
1. Cảm biến đất và không khí
Các cảm biến là công cụ hỗ trợ cơ bản cho tự động hóa nông nghiệp. Các cảm biến này giúp cho người nông dân có thể theo dõi mùa màng theo thời gian thực, theo dõi nước/độ ẩm, không khí và các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất cây trồng.
Dự đoán đến năm 2015 sẽ trở nên phổ biến.
2. Viễn thông nông nghiệp
Công nghệ này giúp cho các máy móc nông nghiệp có thể thông báo cho người sử dụng về những trục trặc sắp xảy ra. Việc liên lạc giữa các máy móc có thể tạo ra một nền tảng cho kiểu canh tác "tập đoàn máy nông nghiệp".
Dự đoán sẽ trở nên phổ biến vào năm 2016.
3. Sinh trắc học chăn nuôi
Người nông dân sử dụng GPS (hệ thống định vị toàn cầu), RFID (nhận dạng tần số sóng vô tuyến) và công nghệ sinh trắc học để có thể nhận dạng một cách tự động và truyền các thông tin quan trọng về chăn nuôi theo thời gian thực.
Dự đoán sẽ phổ biến vào năm 2020.
4. Cảm biến mùa màng
Các cảm biến mùa màng độ phân giải cao sẽ cung cấp thông tin cho các thiết bị nông nghiệp để điều chỉnh lượng nước, phân bón cho thích hợp với đất đai và cây trồng. Các cảm biến quang học hoặc thiết bị bay không người lái sẽ có khả năng nhận diện tình trạng khỏe mạnh của cây trồng. Chẳng hạn chúng sẽ sử dụng cảm biến hồng ngoại để đo độ xanh tốt trên toàn cánh đồng.
Dự đoán sẽ phổ biến vào năm 2019.
5. Cảm biến tình trạng cơ sở hạ tầng nông nghiệp
Các cảm biến này có khả năng đo những chấn động hoặc tình trạng vật lý của những ngôi nhà, cây cầu, xưởng sản xuất, nông trại và các hạ tầng khác. Làm việc trong một mạng thông minh, các cảm biến này sẽ truyền thông tin về cho người chuyên trách hoặc robot.
Dự đoán sẽ phổ biến vào năm 2027.
II - Thực phẩm
6. Thực phẩm tổng hợp gene
Trong tương lai, người ta sẽ tạo ra các loại thực phẩm biến đổi gene mới từ vật nuôi và cây trồng. Các loại thực phẩm này là sự kết hợp của công nghệ sinh học và sinh lý học. Nó là kết quả của sự phát triển của công nghệ biến đổi gene lên một mức cao hơn, trở thành thực phẩm tổng hợp gene.
Dự đoán sẽ phổ biến vào năm 2022.
7. Thực phẩm trong ống nghiệm
Đây là loại thịt có nguồn gốc động vật nhưng được tạo ra từ ống nghiệm. Khác với thịt thông thường vốn được lấy ra từ một quá trình sinh trưởng hoàn thiện của động vật, thịt ống nghiệm chỉ phát triển từ một phần trong giai đoạn sinh trưởng đó. Hiện đã có một vài dự án chế tạo thịt ống nghiệm đang được tiến hành và đã thu được những thành công nhất định. Tuy nhiên, chúng vẫn chưa được sản xuất ở cấp độ tiêu dùng.
Dự đoán sẽ trở nên phổ biến năm 2024.
III - Tự động hóa
8. Điều khiển làm đất và gieo trồng
Dựa trên những công nghệ định vị địa lý hiện có, việc làm đất và gieo trồng trong tương lai có thể tiết kiệm được hạt giống, khoáng chất, phân bón và thuốc diệt cỏ nhờ vào sự điều chỉnh tự động định mức đầu vào. Người nông dân sử dụng máy tính để tính toán hình dạng cánh đồng nơi họ sẽ gieo trồng. Nhờ vào sự hiểu biết về năng suất các loại cây trồng trên các khu vực khác nhau của cánh đồng, máy nông nghiệp có thể áp dụng định lượng về hạt giống, phân bón, thuốc diệt cỏ phù hợp với từng khu vực trên cánh đồng.
Dự kiến sẽ trở nên phổ biến vào năm 2016.
9. Gây giống nhanh và có chọn lựa
Công nghệ gây giống thế hệ kế tiếp sẽ dựa trên các thuật toán để xác định định lượng và những sự cải tiến cần thiết áp dụng cho gây giống vật nuôi và cây trồng.
Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào năm 2017.
10. Các robot nông nghiệp
Robot nông nghiệp, còn có một thuật ngữ khác là "agbot", sẽ tham gia vào các quá trình tự động hóa nông nghiệp, chẳng hạn như thu hoạch, chuyên chở trái cây, làm đất, nhổ cỏ, gieo trồng, tưới tiêu...
Dự đoán sẽ trở nên phổ biến vào năm 2021.
11. Nông nghiệp chính xác
Việc quản lý gieo trồng sẽ dựa vào sự quan sát những thay đổi trên cánh đồng. Với sự trợ giúp của các hình ảnh vệ tinh và các cảm biến tiên tiến, người nông dân có thể tối ưu hóa nguyên liệu đầu vào. Những kiến thức về mùa màng, các dữ liệu thời tiết định vị địa lý và các cảm biến chính xác sẽ giúp người nông dân ra quyết định chính xác và cải tiến kỹ thuật gieo trồng.
Dự kiến sẽ trở nên phổ biến vào năm 2024.
12. Tập đoàn máy nông nghiệp
Giả định rằng trong tương lai việc làm nông sẽ có sự kết hợp của hàng chục, thậm chí hàng trăm robot cùng với hàng nghìn cảm biến siêu nhỏ. Tập hợp máy nông nghiệp này sẽ theo dõi, giám sát, dự báo, cày cấy trồng trọt và thu hoạch mà không cần sự can thiệp của con người. Hiện tại, người ta đã thực nghiệm trong quy mô nhỏ.
Dự đoán đến năm 2026 nó sẽ trở nên phổ biến.
IV - Kỹ thuật
13. Hệ sinh thái đóng
Đây là một hệ sinh thái "tự thân vận động", không chịu ảnh hưởng của những tác nhân bên ngoài hệ thống. Về mặt lý thuyết, một hệ thống đóng như thế này có thể chuyển đổi các sản phẩm phế thải thành oxy, thực phẩm và nước nhằm cung cấp cho quá trình sinh trưởng cây trồng bên trong hệ thống. Người ta đã thí nghiệm những hệ thống đóng trên phạm vi nhỏ, bởi vì công nghệ hiện tại chưa cho phép triển khai ở phạm vi lớn hơn.
Dự đoán đến năm 2021 sẽ được triển khai rộng rãi.
14. Sinh học tổng hợp
Sinh học tổng hợp mới chỉ ở giai đoạn phôi thai nhưng hứa hẹn đem lại một cuộc cách mạng mới trong lĩnh vực sinh học, bởi tiềm năng ứng dụng lớn lao trong xã hội. Sinh học tổng hợp là một dạng mở rộng của công nghệ kỹ thuật gene. Mục đích của sinh học tổng hợp là làm thay đổi và hoàn chỉnh các gene bằng phương pháp tổng hợp để tạo ra các sinh vật mới có đặc tính sinh học như mong muốn.
Trong nông nghiệp, nó sẽ giúp tạo ra các loại vật nuôi và cây trồng có đặc tính sinh học theo ý muốn. Sinh học tổng hợp còn ứng dụng được trong lĩnh vực chế tạo dược phẩm, sản sinh năng lượng, cung cấp thực phẩm, duy trì và nâng cao sức khỏe con người, xử lý rác thải bảo vệ môi trường.
Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào năm 2024.
15. Trồng trọt thẳng đứng
Đây là một hình thức trồng trọt tiết kiệm không gian, ứng dụng trong các thành thị. Loại hình này có thể tạo ra các cây trồng từ những cột tháp chọc trời trong thành thị. Sử dụng các kỹ thuật trồng trọt tưới tiêu tương tự như trong nhà kính. Các cây trồng được tăng cường ánh sáng tự nhiên thông qua các biện pháp duy trì và tiết kiệm năng lượng.
Phương pháp trồng trọt thẳng đứng mang lại rất nhiều ích lợi, chẳng hạn như có thể sản xuất quanh năm, ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết, đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho thành thị, giảm chi phí vận chuyển.
Dự đoán sẽ trở nên phổ biến vào năm 2027.