Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Hải Dương
Cơ hội và thách thức của cách mạng công nghiệp 4.0 đối với sự phát triển của ngành nông nghiệp Hải Dương
Theo Hiệp hội Máy Nông nghiệp châu Âu (European Agricultural Machinery, 2017), quá trình phát triển nông nghiệp trên thế giới đến nay gắn liền với quá trình phát triển của 4 cuộc cách mạng công nghiệp.
Nông nghiệp 4.0, sự phát triển diễn ra đồng thời với phát triển của thế giới về công nghiệp 4.0 là giai đoạn ứng dụng mạnh mẽ các thiết bị cảm biến kết nối internet (IoT), công nghệ đèn LED, các thiết bị bay không người lái, robot nông nghiệp và quản trị tài chính trang trại thông minh... Thuật ngữ nông nghiệp 4.0 được phân tích và sử dụng đầu tiên tại Đức vào năm 2011.
Các thành phần chủ yếu của nông nghiệp 4.0
Trong nông nghiệp 4.0, có 06 điểm cần lưu ý:
Thứ nhất, Ứng dụng cảm biến sensors và kết nối vạn vật IoT. Các thiết bị cảm biến và thiết bị thông minh được kết nối và điều khiển tự động trong suốt quá trình sản xuất nông nghiệp giúp ứng phó với biến đổi khí hậu, cải thiện vi khí hậu trong nhà kính và minh bạch quá trình sản xuất đến người tiêu dùng trong cả chăn nuôi, trồng trọt, thủy sản.
Thứ hai, Công nghệ đèn LED sử dụng đồng bộ trong canh tác kỹ thuật cao để tối ưu hóa quá trình sinh trưởng, ứng dụng ở các quốc gia có quỹ đất nông nghiệp ít hoặc nông nghiệp đô thị.
Thứ ba, Canh tác trong nhà kính, nhà lưới, sử dụng công nghệ thủy canh, khí canh.
Đối với hệ thống giám sát, điều khiển qua internet có chức năng: Cung cấp hệ thống giám sát nhà kính qua website, ứng dụng theo dõi, điều khiển bằng điện thoại di động từ xa; Giám sát trực tiếp các thông tin nhà kính, quan sát camera. Hệ thống này cũng tự động phân tích dữ liệu môi trường, đưa ra cảnh báo, lệnh điều khiển bảo đảm môi trường cây phát triển, đưa ra quy trình cho cây trồng phát triển, nâng cao năng suất. Hệ thống này có thể tự động kiểm soát độ ẩm, nước, phân, kiểm soát chất lượng rau, cà chua và các loại nông sản trên một quy mô lớn, ứng dụng toàn diện từ khâu sản xuất đến thương mại điện tử trong tiêu thụ nông sản và phát triển mô hình du lịch canh nông.
Mô hình nhà khí canh (chủ yếu nhờ không khí và độ ẩm) sử dụng nhà màng nano, bộ điều hành cảm biến tự động điều tiết nhiệt, độ ẩm và sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất giống khoai tây sạch bệnh, hiệu quả gấp 25 lần so với phương pháp cấy mô truyền thống tại Viện Sinh học nông nghiệp, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
Thứ ba, Tế bào quang điện (Solar cells) nhằm sử dụng hiệu quả không gian, giảm chi phí năng lượng, hầu hết các thiết bị trong trang trại/doanh nghiệp được cấp điện mặt trời và các bộ pin điện mặt trời.
Thứ tư, Sử dụng người máy (Robot) thay cho việc chăm sóc cây trồng, vật nuôi ngày càng trở nên phổ biến, được ứng dụng tại các quốc gia già hóa dân số và quy mô sản xuất lớn.
Công nghệ robot nông nghiệp sẽ tham gia vào các quá trình tự động hóa nông nghiệp, chẳng hạn như thu hoạch, vận chuyển trái cây, làm đất, nhổ cỏ, gieo trồng, tưới tiêu... Nhờ sử dụng robot mà năng suất lao động cao gấp 50 đến 70 lần so với lao động thủ công và có độ chính xác cao. Thường sử dụng ở các nước có diện tích đất nông nghiệp rộng, già hóa dân số nhanh, địa hình canh tác bằng phẳng, cây trồng yêu cầu tính thời vụ cao như: Nga, Mỹ, Canada, Australia, Trung Quốc và một số quốc gia trồng cây ăn quả ôn đới châu Âu.
Thứ năm, Sử dụng các thiết bị bay không người lái (Drones) và các vệ tinh (satellites) để khảo sát thực trạng thu thập dữ liệu của các trang trại, từ đó phân tích khuyến nghị trên sơ sở dữ liệu cập nhật được để quản lý trang trại chính xác và bón phân cũng như phun hoá chất, thuốc bảo vệ thực vật giảm sử dụng lao động độc hại và tiết kiệm chi phí sản xuất.
Trong đó, ứng dụng IoT là công nghệ cốt lõi cần và đủ phải sử dụng ở tất cả các trang trạng nông nghiệp thông minh 4.0. Nông nghiệp thông minh là nông nghiệp mà trong suốt quá trình sản xuất ứng dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại; sử dụng các thiết bị thông minh được kết nối mạng bên trong và bên ngoài của trang trại/doanh nghiệp dựa trên nền tảng công nghệ thông tin để quản lý nông nghiệp an toàn thực phẩm, hiệu quả và bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế (Phạm S, 2014). Nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao chưa hẳn là nông nghiệp thông minh, nhưng nông nghiệp thông minh phải là trên cơ sở nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao.
Cơ hội và thách thức của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với ngành nông nghiệp Hải Dương
Khoa học công nghệ được coi là giải pháp đột phá để phát triển nông nghiệp xanh, nông nghiệp có giá trị gia tăng cao. Trong đó, cuộc cách mạng 4.0 là cơ hội quý giá với các tiềm năng ứng dụng mới như:
- Công nghệ IoT, Blockchain, viễn thám phục vụ công tác trong quản lý, giám sát, dự báo lũ, lụt trên các lưu vực sông, cảnh báo cháy rừng, dự báo dịch bệnh, quản lý minh bạch quá trình sản xuất, sản xuất an toàn.
- Ứng dụng từ trí tuệ nhân tạo AI giúp tự động hóa toàn bộ quy trình sản xuất.
- Công nghệ sinh học giúp giải mã nhanh các hệ gen tạo ra những giống cây trồng mới chống chịu sâu bệnh và thích ứng với biến đổi khí hậu.
- Công nghệ vật liệu nano giúp sản xuất phân bón và thuốc BVTV theo đặc tính của các vi sinh vật trong đất và giúp bảo quản nông lâm sản tốt hơn, tăng chất lượng và hạn sử dụng.
- Công nghệ in 3D, Robot giúp thay thế lao động chân tay, tăng năng suất, giảm giá thành...
Các công nghệ này sẽ giúp sản xuất nông sản với tối ưu hoá các điều kiện để tạo ra năng suất, chất lượng cao, an toàn vệ sinh thực phẩm, minh bạch quá trình sản xuất tới người tiêu dùng, tạo điều kiện cho việc quảng bá sản phẩm dễ dàng, tiết kiệm chi phí, cho hiệu quả kinh tế cao, giúp giải phóng sức lao động nhất là lao động nặng nhọc, độc hại, giải quyết vấn đề thiếu lao động, giúp bảo vệ môi trường, phát triển bền vững,…Trong điều kiện sản xuất hiện nay của nông dân còn nhiều hạn chế về vốn, trình độ, về quy mô ruộng đất, điều kiện đất đai, khí hậu,…cần lựa chọn công nghệ phù hợp để từng bước phát triển cho hiệu quả cao, thích ứng biến đổi khí hậu.
Bên cạnh đó, cũng có không ít những thách thức:
- Việc áp dụng được công nghệ 4.0 vào sản xuất các sản phẩm nông nghiệp đòi hỏi nguồn vốn đầu tư khá lớn (đầu tư xây dựng mô hình khép kín, máy móc tự động hóa, nhà màng, nhà lưới, trang trại lắp đại cảm biến…), kỹ thuật cao, song phần lớn nông dân trình độ còn hạn chế, hiểu biết về công nghệ thông tin thấp, vốn ít. Tạo ra sự phụ thuộc quá lớn của nông dân vào các công nghệ mà họ phải đi thuê, thiệt hại, chi phí khắc phục sữa chữa rất lớn khi bị hỏng hóc.
- Quy mô ruộng đất/hộ nông dân thấp, sản xuất manh mún khó áp dụng các giải pháp công nghệ sản xuất thông minh.
- Nông nghiệp của tỉnh vẫn chủ yếu dựa trên tài nguyên tự nhiên và lao động giá rẻ sẽ gặp nhiều khó khăn vì khả năng hấp thụ công nghệ và đổi mới sáng tạo thấp, năng suất lao động thấp.
- Sản xuất ứng dụng công nghệ 4.0 với trình độ tự động hóa cao và có tính sáng tạo, đòi hỏi người lao động phải thích ứng nhanh với sự thay đổi của sản xuất nếu không sẽ bị dư thừa dẫn tới tình trạng gián đoạn công việc và thất nghiệp.
- Công nghệ 4.0 có khả năng mở rộng thêm khoảng cách giàu nghèo trong nông dân, có thể sẽ dẫn đến sự gia tăng các vấn đề xã hội.
Một số giải pháp phát triển nông nghiệp thông minh 4.0 tại Hải Dương
- Tăng cường công tác bồi dưỡng, đào tạo nguồn nhân lực cán bộ kỹ thuật, cán bộ quản lý đáp ứng yêu cầu chỉ đạo phát triển nông nghiệp thông minh 4.0.
- Tăng cường tuyên truyền tập huấn để nông dân tiếp cận với các công nghệ của cách mạng công nghiệp 4.0 ứng dụng trong nông nghiệp, để nông dân biết tìm hiểu, học hỏi, áp dụng.
- Hỗ trợ các mô hình, các dự án khởi nghiệp ứng dụng công nghệ 4.0 như IOT, đèn LED, ứng dụng các loại phân bón nano, sử dụng máy bay không người lái trong làm dịch vụ phun thuốc BVTV, sử dụng các giống cây con mới ứng dụng công nghệ 4.0,… vào sản xuất.
- Tạo điều kiện để các doanh nghiệp sản xuất vật tư nông nghiệp, dịch vụ nông nghiệp, sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, công nghệ 4.0 như IOT, Blockchain,… vào sản xuất nông sản chất lượng cao, an toàn.
- Tạo điều kiện, hỗ trợ để tận dụng tối đa các ứng dụng của công nghệ 4.0 nhất là IOT trong các chương trình quản lý tài nguyên thiên nhiên và quản lý rủi ro thiên tai, dịch bệnh quy mô vùng (dự báo, cảnh báo sớm thời tiết; cảnh báo cháy rừng; diễn biến xâm nhập mặn nước ngầm, nước mặt; cảnh báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước; cảnh báo lũ lụt; giám sát an toàn hồ đập và điều hành liên hồ chứa thông minh, cảnh báo dịch bệnh trên cây trồng, vật nuôi…./.
Các thành phần chủ yếu của nông nghiệp 4.0
Trong nông nghiệp 4.0, có 06 điểm cần lưu ý:
Thứ nhất, Ứng dụng cảm biến sensors và kết nối vạn vật IoT. Các thiết bị cảm biến và thiết bị thông minh được kết nối và điều khiển tự động trong suốt quá trình sản xuất nông nghiệp giúp ứng phó với biến đổi khí hậu, cải thiện vi khí hậu trong nhà kính và minh bạch quá trình sản xuất đến người tiêu dùng trong cả chăn nuôi, trồng trọt, thủy sản.
Thứ hai, Công nghệ đèn LED sử dụng đồng bộ trong canh tác kỹ thuật cao để tối ưu hóa quá trình sinh trưởng, ứng dụng ở các quốc gia có quỹ đất nông nghiệp ít hoặc nông nghiệp đô thị.
Rau trồng bằng đèn LED.
Công nghệ đèn LED thường áp dụng các nước có một trong những đặc thù như: có nền công nghiệp phát triển cao, nền nông nghiệp hiện đại, những quốc gia dễ ảnh hưởng biến đổi khí hậu hoặc diện tích sản xuất nông nghiệp ít như: Philippines, Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore, Vương Quốc Bỉ, Đài Loan… Họ đã khai thác công nghệ đèn LED nhằm tăng hệ số sử dụng đất. Đây là công nghệ tạo bước sóng ánh sáng tối ưu nhất, do đó cây trồng được sử dụng ánh sáng hầu như đáp ứng tuyệt đối quá trình sinh trưởng của cây từ lúc trồng đến lúc thu hoạch, vì vậy cây trồng có năng suất tối ưu và chất lượng tốt nhất; đã và đang trở thành công nghệ không thể thiếu để canh tác trong nhà phục vụ ở các khu công nghiệp và nông nghiệp đô thị, để đáp ứng nhu cầu thực phẩm có chất lượng và tuyệt đối an toàn thực phẩm.Thứ ba, Canh tác trong nhà kính, nhà lưới, sử dụng công nghệ thủy canh, khí canh.
Mô hình rau thủy canh.
Toàn bộ hệ thống được thiết kế đồng bộ, bảo đảm yêu cầu kỹ thuật cho trang trại như quạt, rèm vách, cắt nắng, bơm tưới, châm dinh dưỡng, điều chỉnh EC và PH; hệ thống camera giám sát 24/24, để ghi lại hình ảnh cây trồng, giám sát quy trình chăm sóc, phát triển của cây.Đối với hệ thống giám sát, điều khiển qua internet có chức năng: Cung cấp hệ thống giám sát nhà kính qua website, ứng dụng theo dõi, điều khiển bằng điện thoại di động từ xa; Giám sát trực tiếp các thông tin nhà kính, quan sát camera. Hệ thống này cũng tự động phân tích dữ liệu môi trường, đưa ra cảnh báo, lệnh điều khiển bảo đảm môi trường cây phát triển, đưa ra quy trình cho cây trồng phát triển, nâng cao năng suất. Hệ thống này có thể tự động kiểm soát độ ẩm, nước, phân, kiểm soát chất lượng rau, cà chua và các loại nông sản trên một quy mô lớn, ứng dụng toàn diện từ khâu sản xuất đến thương mại điện tử trong tiêu thụ nông sản và phát triển mô hình du lịch canh nông.
Mô hình nhà khí canh (chủ yếu nhờ không khí và độ ẩm) sử dụng nhà màng nano, bộ điều hành cảm biến tự động điều tiết nhiệt, độ ẩm và sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất giống khoai tây sạch bệnh, hiệu quả gấp 25 lần so với phương pháp cấy mô truyền thống tại Viện Sinh học nông nghiệp, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
Thứ ba, Tế bào quang điện (Solar cells) nhằm sử dụng hiệu quả không gian, giảm chi phí năng lượng, hầu hết các thiết bị trong trang trại/doanh nghiệp được cấp điện mặt trời và các bộ pin điện mặt trời.
Thứ tư, Sử dụng người máy (Robot) thay cho việc chăm sóc cây trồng, vật nuôi ngày càng trở nên phổ biến, được ứng dụng tại các quốc gia già hóa dân số và quy mô sản xuất lớn.
Công nghệ robot nông nghiệp sẽ tham gia vào các quá trình tự động hóa nông nghiệp, chẳng hạn như thu hoạch, vận chuyển trái cây, làm đất, nhổ cỏ, gieo trồng, tưới tiêu... Nhờ sử dụng robot mà năng suất lao động cao gấp 50 đến 70 lần so với lao động thủ công và có độ chính xác cao. Thường sử dụng ở các nước có diện tích đất nông nghiệp rộng, già hóa dân số nhanh, địa hình canh tác bằng phẳng, cây trồng yêu cầu tính thời vụ cao như: Nga, Mỹ, Canada, Australia, Trung Quốc và một số quốc gia trồng cây ăn quả ôn đới châu Âu.
Thứ năm, Sử dụng các thiết bị bay không người lái (Drones) và các vệ tinh (satellites) để khảo sát thực trạng thu thập dữ liệu của các trang trại, từ đó phân tích khuyến nghị trên sơ sở dữ liệu cập nhật được để quản lý trang trại chính xác và bón phân cũng như phun hoá chất, thuốc bảo vệ thực vật giảm sử dụng lao động độc hại và tiết kiệm chi phí sản xuất.
Robot thu hoạch rau.
Thứ sáu, Công nghệ tài chính, hợp đồng thông minh qua ứng dụng công nghệ chuỗi khối Blockchain nhằm đưa ra công thức quản trị trang trại có hiệu quả cáo nhất. Trong đó, ứng dụng IoT là công nghệ cốt lõi cần và đủ phải sử dụng ở tất cả các trang trạng nông nghiệp thông minh 4.0. Nông nghiệp thông minh là nông nghiệp mà trong suốt quá trình sản xuất ứng dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại; sử dụng các thiết bị thông minh được kết nối mạng bên trong và bên ngoài của trang trại/doanh nghiệp dựa trên nền tảng công nghệ thông tin để quản lý nông nghiệp an toàn thực phẩm, hiệu quả và bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế (Phạm S, 2014). Nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao chưa hẳn là nông nghiệp thông minh, nhưng nông nghiệp thông minh phải là trên cơ sở nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao.
Cơ hội và thách thức của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với ngành nông nghiệp Hải Dương
Khoa học công nghệ được coi là giải pháp đột phá để phát triển nông nghiệp xanh, nông nghiệp có giá trị gia tăng cao. Trong đó, cuộc cách mạng 4.0 là cơ hội quý giá với các tiềm năng ứng dụng mới như:
- Công nghệ IoT, Blockchain, viễn thám phục vụ công tác trong quản lý, giám sát, dự báo lũ, lụt trên các lưu vực sông, cảnh báo cháy rừng, dự báo dịch bệnh, quản lý minh bạch quá trình sản xuất, sản xuất an toàn.
- Ứng dụng từ trí tuệ nhân tạo AI giúp tự động hóa toàn bộ quy trình sản xuất.
- Công nghệ sinh học giúp giải mã nhanh các hệ gen tạo ra những giống cây trồng mới chống chịu sâu bệnh và thích ứng với biến đổi khí hậu.
- Công nghệ vật liệu nano giúp sản xuất phân bón và thuốc BVTV theo đặc tính của các vi sinh vật trong đất và giúp bảo quản nông lâm sản tốt hơn, tăng chất lượng và hạn sử dụng.
- Công nghệ in 3D, Robot giúp thay thế lao động chân tay, tăng năng suất, giảm giá thành...
Các công nghệ này sẽ giúp sản xuất nông sản với tối ưu hoá các điều kiện để tạo ra năng suất, chất lượng cao, an toàn vệ sinh thực phẩm, minh bạch quá trình sản xuất tới người tiêu dùng, tạo điều kiện cho việc quảng bá sản phẩm dễ dàng, tiết kiệm chi phí, cho hiệu quả kinh tế cao, giúp giải phóng sức lao động nhất là lao động nặng nhọc, độc hại, giải quyết vấn đề thiếu lao động, giúp bảo vệ môi trường, phát triển bền vững,…Trong điều kiện sản xuất hiện nay của nông dân còn nhiều hạn chế về vốn, trình độ, về quy mô ruộng đất, điều kiện đất đai, khí hậu,…cần lựa chọn công nghệ phù hợp để từng bước phát triển cho hiệu quả cao, thích ứng biến đổi khí hậu.
Bên cạnh đó, cũng có không ít những thách thức:
- Việc áp dụng được công nghệ 4.0 vào sản xuất các sản phẩm nông nghiệp đòi hỏi nguồn vốn đầu tư khá lớn (đầu tư xây dựng mô hình khép kín, máy móc tự động hóa, nhà màng, nhà lưới, trang trại lắp đại cảm biến…), kỹ thuật cao, song phần lớn nông dân trình độ còn hạn chế, hiểu biết về công nghệ thông tin thấp, vốn ít. Tạo ra sự phụ thuộc quá lớn của nông dân vào các công nghệ mà họ phải đi thuê, thiệt hại, chi phí khắc phục sữa chữa rất lớn khi bị hỏng hóc.
- Quy mô ruộng đất/hộ nông dân thấp, sản xuất manh mún khó áp dụng các giải pháp công nghệ sản xuất thông minh.
- Nông nghiệp của tỉnh vẫn chủ yếu dựa trên tài nguyên tự nhiên và lao động giá rẻ sẽ gặp nhiều khó khăn vì khả năng hấp thụ công nghệ và đổi mới sáng tạo thấp, năng suất lao động thấp.
- Sản xuất ứng dụng công nghệ 4.0 với trình độ tự động hóa cao và có tính sáng tạo, đòi hỏi người lao động phải thích ứng nhanh với sự thay đổi của sản xuất nếu không sẽ bị dư thừa dẫn tới tình trạng gián đoạn công việc và thất nghiệp.
- Công nghệ 4.0 có khả năng mở rộng thêm khoảng cách giàu nghèo trong nông dân, có thể sẽ dẫn đến sự gia tăng các vấn đề xã hội.
Một số giải pháp phát triển nông nghiệp thông minh 4.0 tại Hải Dương
- Tăng cường công tác bồi dưỡng, đào tạo nguồn nhân lực cán bộ kỹ thuật, cán bộ quản lý đáp ứng yêu cầu chỉ đạo phát triển nông nghiệp thông minh 4.0.
- Tăng cường tuyên truyền tập huấn để nông dân tiếp cận với các công nghệ của cách mạng công nghiệp 4.0 ứng dụng trong nông nghiệp, để nông dân biết tìm hiểu, học hỏi, áp dụng.
- Hỗ trợ các mô hình, các dự án khởi nghiệp ứng dụng công nghệ 4.0 như IOT, đèn LED, ứng dụng các loại phân bón nano, sử dụng máy bay không người lái trong làm dịch vụ phun thuốc BVTV, sử dụng các giống cây con mới ứng dụng công nghệ 4.0,… vào sản xuất.
- Tạo điều kiện để các doanh nghiệp sản xuất vật tư nông nghiệp, dịch vụ nông nghiệp, sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, công nghệ 4.0 như IOT, Blockchain,… vào sản xuất nông sản chất lượng cao, an toàn.
- Tạo điều kiện, hỗ trợ để tận dụng tối đa các ứng dụng của công nghệ 4.0 nhất là IOT trong các chương trình quản lý tài nguyên thiên nhiên và quản lý rủi ro thiên tai, dịch bệnh quy mô vùng (dự báo, cảnh báo sớm thời tiết; cảnh báo cháy rừng; diễn biến xâm nhập mặn nước ngầm, nước mặt; cảnh báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước; cảnh báo lũ lụt; giám sát an toàn hồ đập và điều hành liên hồ chứa thông minh, cảnh báo dịch bệnh trên cây trồng, vật nuôi…./.
Vũ Thị Hà
Phó Giám đốc Sở NN & PTNT tỉnh Hải Dương
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập thành viên để có thể bình luận bài viết này
Danh mục
Thống kê truy cập
- Đang truy cập105
- Hôm nay5,623
- Tháng hiện tại101,616
- Tổng lượt truy cập2,048,630