1. Thực trạng ngành nông nghiệp Nhật Bản hiện nay
Hiện nay, tình trạng thiếu hụt trầm trọng nguồn lao động trong ngành nông nghiệp ở Nhật Bản đang ở mức báo động và được dự đoán sẽ trở nên nghiêm trọng hơn vào những năm tới đây. Một báo cáo do Viện Nghiên cứu Dân số và An sinh Xã hội Quốc gia (National Institute of Population and Social Security Research) công bố, dân số Nhật Bản được dự đoán sẽ giảm 6,3% vào năm 2030 và 16,3% vào năm 2045 so với năm 2015. Lực lượng lao động không chỉ sụt giảm do sự suy giảm dân số mà còn do thách thức từ tình trạng già hóa dân số của đất nước này. Hai tác động trên sẽ làm giảm trung bình 37,7% nhóm tuổi lao động (15-64 tuổi) vào năm 2045. Xu hướng chung này đang ảnh hưởng nặng nề đến ngành nông nghiệp hiện nay. Những người làm trong ngành nông nghiệp - khoảng 2 triệu người vào năm 2015 - chỉ chiếm 1,65% dân số Nhật Bản. Theo điều tra dân số năm 2015 của Bộ Nông - Lâm nghiệp và Thủy sản (Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries), lực lượng lao động chủ yếu làm công việc đồng áng dưới 45 tuổi chỉ chiếm dưới 10%. Đáng báo động là hơn 60% lực lượng này có độ tuổi trên 65.
Hình 1: Lực lượng lao động Nhật Bản trong lĩnh vực Nông nghiệp theo độ tuổi năm 2015 – Số liệu theo cục Thống kê của Nhật Bản
Tình trạng thiếu hụt nguồn lao động trẻ này dự kiến sẽ tiếp tục diễn ra trong tương lai gần. Sự suy giảm dân số đe dọa trực tiếp tới ngành nông nghiệp bởi sẽ kéo theo thị trường tiêu thụ nông sản trong nước bị thu hẹp. Một số nhà phân tích tài chính coi việc gia tăng xuất khẩu là một giải pháp, do nhu cầu đối với các sản phẩm của Nhật Bản đang tăng lên ở nước ngoài - năm 2017 đạt 7,6% tăng 807,6 tỷ Yên[2]. Hai xu hướng đồng thời: giảm lực lượng lao động và tăng nhu cầu cho thấy rằng: để duy trì tính cạnh tranh trên thị trường, nền nông nghiệp Nhật Bản cần mở ra hướng đi không dựa vào lực lượng lao động nhập cư, giảm bớt phụ thuộc vào lao động chân tay và áp dụng công nghệ để giải quyết các khó khăn.
Đối mặt với những thách thức trên, Chính phủ Nhật, các nhà nghiên cứu và các doanh nghiệp tư nhân đã đầu tư vào công nghệ trong những năm gần đây. Đặc biệt, chính phủ đã thực hiện các sáng kiến, với tên gọi Chương trình Thúc đẩy Đổi mới Chiến lược (Strategic Innovation Promotion Programs - SIP) với mục tiêu thúc đẩy đổi mới với các chính sách tài trợ đa ngành, và áp dụng triệt để những phát minh, sáng chế mới. Chương trình cũng đầu tư vào cơ sở hạ tầng, cho phép các công nghệ mới phát triển. Các công nghệ hiện đại như AI, IoT, công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) và robot tự lái được sử dụng để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong nông nghiệp. Điều này đã mở ra một thị trường mới đầy hứa hẹn, được dự đoán sẽ phát triển nhanh chóng trong vòng 5 đến 6 năm tới. Trong bối cảnh này, Nông nghiệp Thông minh, thị trường có tổng trị giá 10.420 triệu Yên (95 triệu USD) trong năm 2016 được dự đoán sẽ tăng 300% cho đến năm 2023 ước tính lên tới 33.339 triệu Yên (305 triệu USD). Nông nghiệp thông minh là một thị trường tương đối non trẻ, dựa vào các công nghệ sắp ra mắt, chủ yếu là công nghệ thông tin bao gồm dữ liệu lớn (Big Data), IoT - và robot để góp phần tăng sản lượng nông nghiệp, giảm thiểu tối đa chi phí, thúc đẩy bán hàng và cung cấp môi trường làm việc an toàn hơn cho người lao động. Những lợi ích khác của nông nghiệp thông minh:
- Các giải pháp hỗ trợ bán hàng kết nối người sản xuất với người mua thông qua ICT.
- Các giải pháp hỗ trợ vận hành giúp giảm khối lượng công việc hành chính, có khả năng dự đoán năng suất và thời gian thu hoạch bằng cách dựa vào dữ liệu trong quá khứ và dự báo thời tiết.
- Canh tác chính xác khai thác các công nghệ hiện đại để phát triển các loại máy nông nghiệp không người lái và chế độ lái tự động nhằm giảm thời gian cần thiết đối với các quy trình lặp đi lặp lại và đẩy mạnh tự động hóa.
Hình 2: Sự chuyển đổi và dự báo về quy mô thị trường nông nghiệp thông minh của Nhật Bản
Ngoài ra, hoạt động canh tác chính xác cũng sẽ tăng giá trị từ năm 2018, vì các phương tiện và thiết bị không người lái sẽ phổ biến hơn - một phần nữa nhờ có sự hỗ trợ từ hệ thống vệ tinh QZSS (Quasi-Zenith Satellite System)1 hiện đại.
2. Chính sách và công nghệ
2.1. Chính sách của chính phủ và hệ thống cơ sở hạ tầng
Trong nỗ lực hỗ trợ và thúc đẩy đổi mới trong lĩnh vực nông nghiệp, Chính phủ Nhật Bản đã thực hiện các thay đổi chính sách để tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu và phát triển sản phẩm của các tập đoàn và các nhà nghiên cứu.
Ngoài ra, Chính phủ thấy trước được nhu cầu về công nghệ và cơ sở hạ tầng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành nông nghiệp thông minh, do đó đẩy mạnh đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng là hướng đi cần được triển khai đồng bộ và nhanh chóng.
2.1.1 Các Chương trình thúc đẩy đổi mới Chiến lược liên bộ (SIP).
Society 5.0 là khuôn khổ cho sự phát triển công nghệ trong tương lai do chính phủ Nhật Bản đưa ra. Society 5.0 công nhận tiềm năng mà Dữ liệu lớn (Big Data), Học sâu (Deep Learning), AI, IoT và ICT mang lại cho mọi lĩnh vực của nền kinh tế, bao gồm cả nông nghiệp và cuộc sống hàng ngày. Do đó, những công nghệ này được xác định là chiến lược để phát triển kinh tế. 11 SIP đã được phát triển tập trung vào các vấn đề kinh tế và xã hội trọng điểm. Với ngân sách được phân bổ cụ thể 50 tỷ yên (450 triệu USD), họ tăng cường nghiên cứu và sáng tạo trong các lĩnh vực từ nghiên cứu cơ bản đến phát triển sản phẩm và thương mại hóa với sự phối hợp của doanh nghiệp tư nhân. Các dự án bao gồm hệ thống thu thập thông tin về tăng trưởng cây trồng (ví dụ: bằng máy bay không người lái), hệ thống quản lý hồ chứa nước và hệ thống robot nông nghiệp không người lái. Các hệ thống này tích lũy một lượng dữ liệu đáng kể, có thể được khai thác bằng phần mềm (AI, học sâu) để đưa ra kế hoạch canh tác tối ưu, kiểm soát điều kiện môi trường trong nhà kính, lập kế hoạch bán hàng hoặc tạo tiền đề cho các dự án nghiên cứu mới.
2.1.2 Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith (QZSS).
Do địa hình đối núi nhiều dốc và đông dân của Nhật Bản, Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) do Hoa Kỳ sở hữu không đủ tốt cho các ứng dụng phức tạp cần độ chính xác dưới 1 mét hoặc thậm chí từng centimet, như trường hợp để định vị máy bay không người lái hoặc phương tiện tự hành. Chính phủ Nhật Bản đã nhận ra vấn đề này vào đầu những năm 2000 và quyết định phối hợp với Cơ quan Nghiên cứu và phát triển hàng không vũ trụ Nhật Bản (Japan Aerospace Exploration Agency - JAXA) và các bên liên quan, xây dựng một hệ thống tăng cường dựa trên vệ tinh cho GPS ở khu vực Châu Á - Châu Đại Dương. Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith gửi tín hiệu tương tự như GPS, đồng thời bổ sung thêm dịch vụ nâng mức mét phụ (Sub-metre level augmentation service-SLAS) và dịch vụ nâng mức centimet (Centimetre level augmentation service - CLAS). Hai hệ thống này đặc biệt ở chỗ ở chỗ chúng yêu cầu ít cơ sở hạ tầng mặt đất hơn so với các giải pháp hiện có để đạt độ chính xác đến từng centimet. Công nghệ mới này có thể áp dụng cho 1 khu vực rộng lớn hơn ở Đông Á, Châu Đại Dương và Úc. Vệ tinh đầu tiên (MICHIBIKI-1) được phóng vào ngày 11 tháng 9 năm 2010 cùng với ba vệ tinh khác vào năm 2017 (MICHIBIKI- 2, 3, 4). Ba vệ tinh bổ sung dự kiến sẽ được phóng sau năm 2018. Hệ thống mới này mở ra sự phát triển công nghệ mới ở Nhật Bản, vì nó kích hoạt các ứng dụng trước đây không thể thực hiện được. Trong số các dịch vụ khác, dịch vụ mới này giúp máy nông nghiệp không người lái và các ứng dụng máy bay không người lái tự động có thể hoạt động được một cách trơn tru.
2.2 Nông nghiệp thông minh
2.2.1 Internet kết nối vạn vật - Internet of Things (IoT) trong nông nghiệp
Cũng như trong các lĩnh vực khác, IoT được coi là một công cụ hữu ích để giám sát chặt chẽ và thích ứng với các điều kiện môi trường, từ đó tăng khả năng tăng trưởng trong các cánh đồng hoặc trong nhà kính. Ví dụ, được sản xuất bởi PS Solutions thuộc sở hữu của SoftBank, phối hợp với CKD Corporation và Ericsson Japan, là e-kakashiTM nền tảng bao gồm các cảm biến, đo các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng nước trong đất, mức CO2 và bức xạ mặt trời, được kết nối với AI dựa trên đám mây, sau đó có thể điều khiển các thiết bị truyền động. Họ có thể bật/tắt vòi phun nước, máy bơm phân bón, máy bơm nhiệt và máy tạo khí CO2, hoặc đóng/mở cửa sổ trong các cơ sở làm vườn, do đó tạo điều kiện sinh trưởng tốt nhằm nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng. Nhiều công ty công nghệ lớn cũng tham gia vào lĩnh vực này và hiện cung cấp các giải pháp thiết thực kết hợp AI và IoT để giảm khối lượng công việc của nông dân bằng cách hỗ trợ các quy trình dễ dàng tự động hóa.
2.2.2 Canh tác chính xác và rô bốt nông nghiệp tự động, tự lái
Tại Nhật Bản, Hệ thống Máy móc Nông nghiệp Thông minh (Smart Agricultural Machinery Systems - SMAS) chủ yếu vẫn đang được nghiên cứu và chưa được thương mại hóa rộng rãi. Có hai khía cạnh của sự phát triển này: thứ nhất là máy móc tự hành, tự động và thứ hai là sự tích hợp của vệ tinh QZSS và tích hợp cảm biến vào máy móc nông trại để theo dõi điều kiện đồng ruộng và cây trồng. Mặc dù robot nông nghiệp chỉ chiếm dưới 2% thị trường nông nghiệp thông minh trong năm 2016 và dự kiến sẽ không lớn hơn nhiều, xe tự hành là một trong những công nghệ quan trọng cần thiết để duy trì các hoạt động nông nghiệp quy mô lớn để cung cấp thực phẩm trong nước và một số thị trường ở những quốc gia đang thiếu hụt lao động trầm trọng. Kubota là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực này và đã cho ra mắt máy cấy lúa tự lái đầu tiên vào năm 2016, máy kéo tự lái ra đời năm 2017. Tuy nhiên, để công nghệ này được phát triển rộng rãi, đòi hỏi chính phủ phải thay đổi chính sách do các quy định hiện hành không phù hợp. Tương tự như ô tô tự lái, bắt đầu với máy móc tự lái có giám sát, trong đó nông dân lái máy kéo thứ hai và có thể giám sát máy móc tự lái, dẫn đến tăng 30% hiệu quả công việc. Bộ nông nghiệp dự kiến sẽ đưa ra các quy định cho phép tự động hóa hoàn toàn với điều khiển từ xa vào năm 2020.
Tất cả thông tin về trạng thái của cánh đồng được hiển thị trên bản đồ và sử dụng để tính toán các lượng phân bón khác nhau phù hợp với nhu cầu của địa phương. Do đó, có thể giảm 20% lượng phân bón và thời gian thu hoạch chỉ chiếm 30% so với thời gian thông thường. Tất cả các phương tiện tự lái này có giá cao hơn khoảng 2 đến 3 triệu Yên (20.000 USD đến 30.000 USD) so với các mẫu xe thông thường. Với quy mô hoạt động canh tác nhỏ và trung bình ở Nhật Bản, chi phí bổ sung này có thể gây khó khăn đối với người nông dân trong việc tiếp cận những công nghệ mới. Do đó, để tận dụng lợi thế của những thiết bị này, Nhật Bản cần phải tái cơ cấu lĩnh vực nông nghiệp. Quốc gia này dự định sẽ chuyển dịch sang mô hình hợp tác xã nông nghiệp và hoạt động trên quy mô công nghiệp.
2.2.3 Máy bay không người lái
Nhật Bản và các quốc gia khác vẫn đang gấp rút hoàn thiện công nghệ và hành lang pháp lý cho các thiết bị máy bay không người lái UAV (Unmanned aerial vehicles). Đây được coi là tiền đề để máy bay không người lái tự hành có thể sẽ trở nên phổ biến và đóng góp đáng kể vào sự phát triển của nông nghiệp trong tương lai gần. Tại Nhật Bản, nhiều công ty công nghệ đã cung cấp các sản phẩm đa dạng kết hợp giữa máy bay không người lái, AI, IoT, Big Data và blockchain. Ví dụ, công ty OPTiM - đơn vị cung cấp các nền tảng quản lý doanh nghiệp sử dụng trí thông minh nhân tạo và công nghệ IoT, đã hợp tác với Đại học Saga và phát triển máy bay không người lái, chúng tự động bay dọc theo một con đường định sẵn qua các cánh đồng và phun thuốc diệt côn trùng vào các khu vực tập trung nhiều côn trùng. Với nông dân, những công nghệ này mang lại nhiều lợi thế to lớn: UAV có thể hoạt động vào bất kỳ giờ nào bất kể ngày đêm, công nhân có thể dành thời gian để làm các việc khác và sử dụng ít lượng thuốc trừ sâu hơn. UAV có thể cung cấp thông tin về cây trồng trên đồng ruộng hoặc nhà kính thông qua phân tích hình ảnh nâng cao và hiển thị các khu vực ruộng/ruộng lúa cần nhiều phân bón hơn. Bộ giao thông vận tải và công nghiệp Nhật Bản tuyên bố sẽ thay đổi các quy định pháp luật liên quan đến UAV vào cuối năm 2018. Những thay đổi chính sách như thế này sẽ mở ra con đường cho các chuyến bay tự hành trong các trang trại, giúp thay đổi cơ bản cách thức hoạt động của nền nông nghiệp trong tương lai
Kết luận
Có thể nói, Nông nghiệp thông minh không chỉ giúp giảm thiểu lực lượng lao động mà còn là một cuộc cách mạng mới trong nông nghiệp, dựa trên dữ liệu và cung cấp giá trị gia tăng để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng một cách thích hợp. Đây cũng là hướng đi thúc đẩy sự phát triển và phổ biến các ứng dụng công nghệ mới mới nhất. Hơn thế nữa, Nông nghiệp Thông minh còn là cái nhìn về tương lai của nền nông nghiệp của mọi quốc gia trên thế giới, nơi mà hệ thống và máy móc nông nghiệp hiện đại cùng công nghệ thông tin kết hợp với nhau để mở ra những hướng đi đột phá mới. Để hiện thực hóa viễn cảnh đầy hứa hẹn này, mỗi Quốc gia, mỗi Chính phủ cần tiếp tục nỗ lực hướng tới một nền Nông nghiệp bền vững và giúp mang lại nguồn lương thực, thực phẩm đáng tin cậy cho người tiêu dùng trong tương lai.
Nguyễn Phương Nhung
1Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) là hệ thống định vị, dẫn đường, đo thời gian bằng vệ tinh do Nhật Bản nghiên cứu phát triển. Hệ thống này bao phủ Đông Á và Châu Đại Dương. Tuy nhiên, đây không phải là một hệ thống hoạt động độc lập mà được sử dụng kết hợp với hệ thống định vị toàn cầu GPS của Mỹ hoặc các hệ thống khác, nhằm nâng cao độ chính xác của dữ liệu định vị thu từ vệ tinh.[3]
Tài liệu tham khảo
[1] Smart Agriculture in Japan Report - Science and Technology Office Tokyo 13/04/2018
[2]https://www.inkl.com/glance/news/expand-exports-to-boost-agricultural-profits?section=lead-stories
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Quasi-Zenith_Satellite_System