农业领域正在发生着人们可能尚未意识到的巨变，农业可能是最后一批经历数字化革命的行业之一，但这些变化的影响或许会比我们迄今为止看到的任何变化都要深远。农业的数字化革命有可能让整个产业乃至地球都受益匪浅，这种转变的目的在于用更少的资源生产更多的粮食。这意味着将来我们可以使用更少的农用化学品、更少的重型机械、更少的水、更少的土地来生产农作物，至关重要的一点是：花费更少的时间。

农业数字化革命必须依托于三大技术的发展。其一是传感器技术的发展，除了体积要小得惊人之外关键还得便宜；其二，农田和互联网之间移动数据所需的通信技术的发展，例如5G技术的应用；其三，利用人工智能（AI）和机器学习（machine learning）处理海量信息的技术。

科技发展给农业带来了强大的可预见性

“这可以帮助农民预测牛群或者果园里即将发生的事。”康奈尔数字农业研究所所长苏珊·麦考奇介绍说，新型灌溉系统中的传感器可以与气象卫星数据联动，通过计算和分析决定什么时机对作物进行灌溉。“这就是将物联网与生物联网结合的方式，但这需要强大的数据解读能力。” 麦考奇说，“例如，我们目前正在研究在奶牛的瘤胃中放置纳米传感器。当奶牛反刍发生异常时，农民和兽医就可以在出现症状之前识别出哪些牛出了问题。”

近30年来，越来越多新技术的发展进一步展示了什么叫做“精准农业”。全球定位系统（GPS）的出现和农业机械的迭代让农民能够更加准确地播种、治理病害，以及收获。目前这些技术主要应用在规模化种植的经济作物上，比如小麦、大豆、还有油菜籽。这项技术还可以与卫星和无人机影像结合起来，监测特定领域的杂草水平和树冠覆盖率、土壤分析、天气模式和历史作物产量数据，然后将这些数据输入数据处理系统，借助人工智能和机器学习系统来指导田间决策。

这种大数据的分析和数据模型的建立，使种植户能够做出更有效的决策。种植户掌握的信息越多，越能准确地预测结果。应当把这种作物种在那块地里吗？根据天气预报，这周喷洒作物是不是会比下周要好些？这种品种会适合这种类型的土壤吗？科技的发展给农业带来了强大的可预见性，大量企业正在收集这些数据，就像新一轮淘金热。

航空航天工程公司Planet就是一个这样的企业。它使用150颗只有鞋盒大小的微型卫星，每天在全球范围内拍摄300万张照片，分辨率精度为3-5米。 “日更的卫星图片使得全球范围内的田间实时决策成为可能。农民可以用更少成本精准施肥，可以更有效地推进低碳种植。而到了市场端，这些技术还能加载在溯源系统中提高生产消费链条食品安全和低碳种植数据的透明度。”Planet联合创始人罗比·申格勒说，“当我们在2010年成立Planet时，愿景是创建一家可以利用太空信息技术帮助地球发展的公司。十年后，有了数百颗卫星，我们的技术正在帮助制定政策，并使农业成为应对气候变化的重要角色。”

拉回到地面上，全球上最大的企业之一，也致力将数字技术、传感器技术和机器人创新结合在一起——X，The Moonshot Factory已经深耕他们称之为“计算农业”（computational agriculture）领域多年。项目负责人埃利奥特·格兰特解释说，我们已经开发出了田间机器人，通过3D成像和多层数据收集监控地里的每一棵植物，为最终的农业解决方案提供帮助。

我们只是一个设备 提醒你应该关注哪些病人

“Mineral的原型机器人结合了先进的硬件、软件和传感器技术，机器人能协助预测植物的生长情况。”格兰特说，“在过去的几年里，我们一直与合作伙伴共同努力采集更多关于植物和作物的数据，我们希望建立一个更加可持续、更有弹性以及更高产的粮食系统。”

ApisProtect在欧洲和北美监测着2000万只蜜蜂。

传感器技术还涉及到自然界中最重要的事件之一——授粉。菲奥娜·爱德华兹·墨菲（Fiona Edwards Murphy）在传感器技术领域工作了十多年，2013年蜜蜂蜂群衰竭失调症的出现引起了她的注意。在爱尔兰农村长大的她很清楚这可能对食物生产的影响。随后，她选择通过自己的公司ApisProtect系统将所学应用到蜜蜂问题上。她和团队开发了一种蜜蜂监测技术，使用智能手机大小的设备，24小时监控每个蜂箱，随后应用机器学习算法，分析数据所传达的内容。如今，爱德华兹·墨菲和她的团队监测着欧洲和北美的2000万只蜜蜂，并与爱尔兰的养蜂人展开合作。

“我们通过传感器技术和机器学习的结合帮助养蜂人减少损失，提高生产效率。我们在蜂箱内放置小型传感器，不断收集数据——特别是温度、湿度、声音和蜜蜂运动的数据——然后应用过去三年里采集的数据和机器学习技术，将这些数据转化为有关蜂箱内部情况的有用信息。”她解释道。

如果蜂箱内出现异常，蜜蜂的行为变化将会被传感器检测到，数据处理系统将提醒养蜂人蜂群可能出现了问题。这不仅能帮助养蜂人及时定位异常蜂箱，还能防止他们在排查过程中打扰到正常的蜂箱。

“我们提供给养蜂人关于蜂箱内部的所有照片，然后他们自己来判断其中哪些情况在当前的节点需要进行干预。”爱德华兹·墨菲说道。“我们发现蜂箱内80%的情况其实不需要干预。我们只是识别出哪些蜂箱有了异常，然后就由养蜂人依靠自己的专业经验作出判断了。所以我们并不是想成为一名医生，我们是一个设备，提醒你应该关注哪些病人。”

荷兰是全球番茄作物产量最高的国家，每平方英里年产量接近132000吨。

农业的数字应用对“同一健康”这个概念有着巨大影响

在预测作物产量方面，数字技术革命也将起到巨大作用。尽管国土面积不大，但荷兰的番茄产量却是全球最高，达到每平方英里年产近13.2万吨。荷兰的西红柿种植严重依赖温室，因为封闭可控的环境可以让农民精确地控制番茄生长的条件。荷兰这个领域堪称世界领先。Hortikey公司的安德里亚斯·霍夫兰德（Andreas Hofland）介绍说，他们公司新近开发了一个名为The Plantalyzer的机器人。

“我们需要提高整个供应链数据的透明度，以改善供需市场的均衡。”他说，“过去，作物产量预估都是靠眼睛人工完成的，不能规模化，即使是专家亲自出马，误差也很大。”

新型的Plantalyzer机器人可以沿轨迹移动的机器人通宵工作，每天晚上测量番茄藤上底部两到三排悬挂的果实，统计约5000株番茄果实的颜色和数量，然后，用专业软件对数据进行处理，计算出未来两天的预期产量，准确率可以达到85%到95%。有了这些信息，种植者可以签下更好的价格，实现更高的利润率，规划运输物流，避免浪费，最重要的是保证了市场供应。

众所周知，到了2050年地球上预计将再增加20亿人口，生产更多的粮食势在必行。而全球气候变化也让人们意识到我们在增产的同时，也必须减少对环境的影响。根据联合国粮农组织的数据，农业生产占全球温室气体排放总量的26%，占全球淡水使用量的70%，占全球海洋和淡水富营养化（农业化学品进入水系，破坏水生生态系统的过程）的78%。这些都是人为导致气候变化和生态危机的主要因素。除此之外，还有持续的土壤枯竭、农业化学使用导致的生物多样性损失以及野生动植物栖息地减少的问题。因为地球上一半的可居住土地如今被用于农业，而1000年前，这一数据只有4%。

农业因其与这些问题息息相关而备受关注，但保持尽可能低的成本生产粮食和环境保护之间的矛盾依然是个难题。数字技术和深度数据处理在农业上的应用也许是一个途径，它可以使地球和人类协调发展，减少有害化学物质的使用，定制作物种植方案，并帮助我们了解和保护我们所依赖的生态系统。

“农业的数字应用对‘同一健康’（One Health）这个概念有着巨大影响。这在公共卫生领域是一个越来越重要的概念。地球的健康、人类的健康、动物的健康、植物的健康——所有生物的健康是一个相互关联的网络。当你把一切都看作一个非常复杂的系统时，你需要有新的工具来监控它，因为它的复杂性远远超过了人类大脑的处理能力。”康奈尔数字农业研究所的苏珊·麦考奇这么解释道。但麦考奇也提出了一些警示：“农业的数字革命可以解决很多过剩和不平衡的问题，我们可以创造更健康的食品供应，我们可以更公平地分配。但是改变总是对一些人有益，对另一些人有损。如果机器人技术和信息管理渐渐取代了这个行业中许多受教育程度不高、以此为生的人的工作机会，那么社会将如何处理这些问题呢？政府政策需要在这方面发挥作用。并且新设备的投资和维护问题，数字农业的许多前景目前对小农户来说，也尚且是遥不可及的。”最后，她提醒说，我们不能把农业看作是一种生产食物的单纯生产模式。反之，我们需要思考的是，我们应当如何通过人与土地的联系，与自然和地球保持一种有效的可持续发展的关系。