Nông nghiệp được xác định là một trong tám lĩnh vực Việt Nam sẽ ưu tiên chuyển đổi số theo Quyết định số 749/QĐ-TTg ngày 03/6/2020 của Thủ tướng Chính phủ về phê duyệt “Chương trình chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030”. Bài viết này sẽ trình bày những công nghệ hỗ trợ đổi mới nông nghiệp số, các phương pháp và một số vấn đề thường gặp khi triển khai nông nghiệp số.

1. Giới thiệu về nông nghiệp số và các công nghệ hỗ trợ triển khai nông nghiệp số

Theo wikipedia.org thì nông nghiệp số đề cập đến các công cụ thu thập, lưu trữ, phân tích và chia sẻ dữ liệu hoặc thông tin dọc theo chuỗi giá trị nông nghiệp. Nông nghiệp số là việc triển khai thông tin và các công nghệ tính toán trong canh tác, là một khái niệm được thiết lập vào việc sản xuất cây trồng. Nông nghiệp số là hướng đi mới cho “nông nghiệp chính xác”, đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được các mục tiêu đổi mới, tăng năng suất lao động, sinh lời và bền vững hơn. Nông nghiệp số có thể tận dụng việc sử dụng dữ liệu và truyền thông thông minh để tối ưu hóa hệ thống. Các công cụ hỗ trợ nông nghiệp số bao gồm: công cụ phân tích và tính toán, đám mây, cảm biến, rô bốt, công cụ truyền thông số, hay các công nghệ định vị địa lý như: Hệ thống định vị toàn cầu GPS, Hệ thống thông tin địa lý, giám sát năng suất, lấy mẫu đất chính xác, cảm biến quang phổ gần và từ xa, máy bay không người lái, thiết bị điều khiển và dẫn đường tự động và các công nghệ tỷ lệ biến đổi.

Hình 1. Vai trò của công nghệ hỗ trợ đổi mới nông nghiệp số

Nông nghiệp số tích lũy một lượng lớn dữ liệu và khả năng phân tích như: Dữ liệu đất có độ phân giải cao, bản đồ thời tiết cụ thể tại một địa điểm, hình ảnh trên cao, ứng dụng dinh dưỡng và hồ sơ sức khỏe của các loài động vật tại các trang trại. Phần lớn thông tin đó có thể được gửi qua kết nối băng thông rộng hoặc các dịch vụ điện toán đám mây.

Bảng 1. Các công nghệ hỗ trợ nông nghiệp số

Giải thích: GPS = Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầu; LPWAN = Low-power Wide-area Networks - mạng diện rộng công suất thấp; RTK = Real Time Kinematic high-accuracy positioning system - Hệ thống định vị động học chính xác cao tại thời gian thực.

2. Đổi mới nông nghiệp số

Các nhà nghiên cứu và người nông dân gặp khó khăn trong việc quản lý, phân tích và sử dụng các dữ liệu về nông nghiệp do số lượng lớn và sự phức tạp của các dữ liệu khác nhau. Vì vậy, đổi mới nông nghiệp số cần cả kiến thức và kỹ năng vì các hệ thống sản xuất nông nghiệp rất phức tạp và đa phương diện, các giải pháp đổi mới cần đòi hỏi kiến thức từ rộng đến cụ thể. Chẳng hạn như:

- Chính sách đầu tư vốn vào: phần cứng/phần mềm máy tính, hệ thống robot, cảm biến, GPS… - Đầu tư dịch vụ cung cấp thông tin như: viễn thám, các mô hình quyết định dựa trên đám mây…

- Phát triển kiến thức về: các trang trại, thức ăn gia súc, môi trường trồng trọt, quản lý dinh dưỡng và dịch bệnh…

3. Triển khai công nghệ nông nghiệp số

Tư vấn Nitơ dựa trên đám mây (Cloud - based nitrogen advisors)

Việc sử dụng rộng rãi phân bón nito và phân đạm để trồng nhiều loại cây trong cuộc Cách mạng Xanh đã giúp tăng cường sản xuất lương thực, tăng sản lượng lao động và giảm suy dinh dưỡng cây trồng. Nhưng lại dẫn đến những mối lo ngại nghiêm trọng về môi trường, bao gồm sử dụng nhiều năng lượng, khí thải nhà kính (thông qua oxit nito) và suy giảm chất lượng nước. Đáng chú ý là nhiều cửa sông trên thế giới như Vịnh Mexico, Biển Baltic... bị thiếu oxy do nitơ xuống thấp, do đó dẫn đến tỷ lệ các loài cá chết cao.

Vì vậy, công nghệ nông nghiệp số đã đưa ra bài toán về tính toán dữ liệu và mô hình để giải quyết những mối lo ngại này thông qua các dịch vụ dựa trên đám mây. Công nghệ này đưa ra lời khuyên về phân bón nito theo từng thời điểm, dựa trên điều kiện về thời tiết cụ thể ở từng khu vực đồng ruộng, cho phép người dân kết hợp, bổ sung chất dinh dưỡng chính xác với nhu cầu của cây trồng.

Hình 2. Tư vấn nitơ theo thời gian thực thông qua dịch vụ đám mây

Nguồn: Adapt-N.com

Một số lợi thế chính của việc sử dụng các dịch vụ dựa trên đám mây là:

- Khả năng mở rộng các dịch vụ cao;

- Giảm chi phí đáng kể trên một đơn vị (hecta);

- Thông tin dựa trên đám mây được truy cập liên tục và trạng thái của nông trại được giám sát theo thời gian thực. 

Giai đoạn tiếp theo của việc triển khai công nghệ nông nghiệp số là sự tích hợp các công cụ tính toán cao, sử dụng nhiều dữ liệu với các công nghệ cảm biến trường chi phí thấp.

Dịch vụ canh tác chính xác

Bulgaria có nền nông nghiệp hoạt động tương đối hiệu quả theo tiêu chuẩn Đông Âu, trước cải cách kinh tế và chính trị vào năm 1989. Theo kinh nghiệm của Bulgaria về áp dụng các phương pháp canh tác chính xác thì Bulgaria chia nhỏ các cánh đồng lớn thành những mảnh đất, ruộng đất nhỏ hơn để canh tác các loại cây trồng chính như: lúa mì, hướng dương, ngô… nhằm hỗ trợ việc làm ở nông thôn, quản lý và cung cấp nguồn lương thực ổn định.

Viễn thám và quản lý rủi ro tài chính để xóa đói giảm nghèo

Hoa Kỳ từ lâu đã có các chương trình lớn của chính phủ nhằm tạo điều kiện quản lý rủi ro cho nông dân dưới nhiều hình thức khác nhau. Tuy nhiên, thực tế thì việc xác minh sản lượng và tổn thất gặp khó khăn ở những vùng xa xôi của những nước đang phát triển. Gần đây, một số chương trình đã xuất hiện để giải quyết những vấn đề này bằng cách sử dụng dữ liệu cảm biến từ xa để xác định tổn thất. Ví dụ như, Chương trình bảo hiểm vật nuôi dựa trên chỉ số IBLI (Index Based Livestock Insurance programme) ở Kenya và Ethiopia là một trong những nước áp dụng phương pháp bảo hiểm dựa trên chỉ số.

4. Các vấn đề thường gặp đối với việc triển khai nông nghiệp số 

Dựa trên các cuộc khảo sát và phân tích tài liệu báo cáo nông nghiệp của Bang New York, Hoa Kỳ, đã xác định một số mối quan tâm liên quan đến sự thâm nhập của các công nghệ vào nông nghiệp. Các yếu tố liên quan đến cơ sở hạ tầng như: truy cập dữ liệu di động, nghiên cứu phát triển, thông tin kỹ thuật… được mô tả như sau:

- Quy mô trang trại: Các trang trại lớn có xu hướng tham gia vào nông nghiệp số vì đầu tư vốn mang lại lợi tức đầu tư sớm do hiệu quả về quy mô. Một số công nghệ nông nghiệp số hấp dẫn đối với các trang trại vừa và nhỏ vì chúng ít phụ thuộc vào quy mô. Chẳng hạn như, những người trồng rau hữu cơ có thể được hưởng rất nhiều lợi ích từ hệ thống hướng dẫn thiết bị trồng chính xác; các trang trại quy mô trung bình có thể bị thu hút bởi các hệ thống vắt sữa và cho ăn bằng robot…

- Dữ liệu: Khi nông dân áp dụng công nghệ nông nghiệp số thì họ sẽ tìm cách đẩy lượng lớn dữ liệu lên đám mây. Từ đó, người nông dân sẽ chia sẻ dữ liệu với các đối tác đáng tin cậy như các doanh nghiệp, hợp tác xã địa phương, các công ty lớn để sử dụng lại dữ liệu.

Vấn đề tiếp theo là mối quan tâm và chính sách của các cơ quan nhà nước: đề xuất chính sách, kêu gọi chia sẻ dữ liệu nhiều hơn giữa các cơ quan chính phủ. Các mối quan hệ đối tác công tư như Socrata, CyVerse và Tổ chức dữ liệu y tế (Health Data Consortium) đã nổi lên để điều phối, tăng cường chia sẻ và truy cập dữ liệu, đây là những bước quan trọng để dữ liệu được thu thập dưới sự bảo trợ của cộng đồng;

- Khoảng cách phân tích và quản lý: Môi trường sản xuất (đất, khí hậu, cây trồng, vật nuôi,...) trong nông nghiệp rất khác nhau. Do đó, việc sử dụng hiệu quả các công nghệ số đòi hỏi phải phân tích và quản lý phù hợp tại địa phương. Nhìn chung, các đổi mới kỹ thuật bằng cảm biến, rô bốt và phần mềm đang tiến bộ nhanh chóng.

- Khoảng cách về giáo dục và nghiên cứu: Yêu cầu những người quản lý trang trại và người lao động phải có kiến thức và kỹ năng trong việc nghiên cứu sự phát triển của nông nghiệp số.

- Kết nối: Về bản chất, nông nghiệp hình thành chủ yếu ở các vùng nông thôn, nơi có sự kết nối mạng Internet kém, ngay cả ở những nước phát triển nhất. Vì vậy, ngành nông nghiệp bị hạn chế về triển khai các công nghệ số ở vùng nông thôn như việc: truy cập băng thông rộng để truyền thông tin; vùng phủ sóng di động và tốc độ truyền dữ liệu kém; mạng diện rộng thấp; đầu tư kết nối tốn kém do mật độ khách hàng thấp, không hợp lý về mặt kinh tế.

- Phát triển kinh doanh và việc làm: phát triển cơ hội kinh doanh và việc làm tác động sâu sắc đến các doanh nghiệp và người nông dân ở các vùng nông thôn.

Kết luận

Sự thâm nhập của các công nghệ số vào ngành nông nghiệp đang tiến triển nhanh chóng ở các nền kinh tế tiên tiến và ngày càng tác động đến các nước đang phát triển. Do một số đặc điểm của nông nghiệp, liên quan đến nguồn lực của từng địa phương, sự kết nối kém ở các vùng nông thôn, khoảng cách về giáo dục và nghiên cứu thì nông nghiệp số vẫn cần được các chính phủ và các nhà lãnh đạo quan tâm xem xét, vì đây là con đường chính hướng tới nguồn cung cấp thực phẩm bền vững.

Lê Thị Thùy Trang

Tài liệu tham khảo:

1. Innovation Agriculture and Food Systems in the Digital Age

https://www.wipo.int/edocs/pubdocs/en/wipo_pub_gii_2017-chapter4.pdf