(Quanlynhanuoc.vn) – Cách mạng công nghiệp 4.0 thúc đẩy sự phát triển của khoa học, kỹ thuật và đặc biệt là sự phát triển của internet kết nối vạn vật (Internet of things – IoT) đã giúp hoạt động sản xuất nông nghiệp thông minh hơn, tiết kiệm thời gian, chi phí, công sức. Theo đó, IoT giúp hoạt động sản xuất nông nghiệp hiệu quả hơn, người nông dân không cần tốn nhiều thời gian vẫn có thể kiểm soát và thực hiện các quy trình sản xuất nông nghiệp
IoT và các yếu tố hình thành trong nông nghiệp 4.0
Hiện nay, để hình thành nông nghiệp 4.0 thì cần phải có các yếu tố sau:
(1) Số hóa nông nghiệp: kết nối chính là nền tảng cách mạng công nghiệp 4.0 đang làm thay đổi tất cả phương thức sản xuất của ngành nông nghiệp và IoT là chìa khóa cho phép công nghệ trở thành một phần quan trọng của thiết bị nông nghiệp và hoạt động sản xuất nông nghiệp.
(2) Từ công nghiệp 4.0 đến nông nghiệp 4.0: xu hướng công nghiệp 4.0 được xem như một sự chuyển hóa sâu sắc tác động đến ngành Nông nghiệp. Xu hướng này dựa trên nền tàng kỹ thuật số là IoT, dữ liệu lớn (Big Data), trí tuệ nhân tạo (AI) và kỹ thuật số thực hành, bao gồm: sự hợp tác, di động và sự đổi mới. Sự chuyển đổi của hạ tầng sản xuất, trang trại, máy móc và thiết bị sản xuất mới sẽ được kết nối với nhau giúp cung cấp thông tin chính xác nhất về hiệu quả và tác động của hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Điều này vừa làm tăng năng suất lao động, tăng chất lượng sản phẩm và vừa bảo vệ được môi trường nhưng cũng tạo ra những thay đổi trong chuỗi sản xuất và giá trị về mô hình kinh doanh bằng việc nhấn mạnh vào việc thu thập và trao đổi kiến thức nhằm thay đổi phương thức sản xuất trong nông nghiệp.
(3) Kết nối nông cụ: công nghệ GPS đang tối ưu hóa việc sử dụng các công cụ nông nghiệp cùng hỗ trợ để tối ưu hóa và rút ngắn thời gian thu hoạch và xử lý cây trồng. Bên cạnh đó là hệ thống cảm biến thực hiện hoạt động canh tác tự động, như tưới cây, phun thuốc trừ sâu, phát hiện sâu, bệnh,… Các cảm biến sẽ giám sát chặt chẽ và kiểm soát biện pháp xử lý cây trồng trong quá trình phát triển làm tăng hiệu quả và năng suất trong sản xuất. Hơn thế nữa, kết nối cũng cho phép phát triển các mô hình kinh doanh với việc theo dõi chính xác trong sử dụng các thiết bị, giúp các nhà thầu thiết bị lập các hóa đơn thanh toán chuẩn xác hơn.
(4) Tự động hóa: một chuyển đổi quan trọng khác trong quy trình sản xuất nông nghiệp đó là vai trò ngày càng lớn của tự động hóa làm tăng năng suất lao động mà không cần sử dụng lực lượng lao động lớn là con người. Điều này có thể diễn ra dưới nhiều hình thức, từ tự động hóa các phương tiện sản xuất đến việc phát triển các robot cho quá trình tự động hóa quy trình sản xuất trong nông nghiệp.
(5) Các công cụ, phương pháp đo lường mới: các chỉ số đo lường về sản xuất được thu thập, bao gồm: chất lượng đất, mức độ tưới tiêu, thời tiết, sự xuất hiện của côn trùng và động vật gây hại. Việc sử dụng cảm biến được đặt trên máy kéo và nông cụ để trực tiếp cảm nhận được thực địa hoặc có thể sử dụng UAV/máy bay không người lái quan sát nhằm thu thập hình ảnh vệ tinh về các công cụ đo lường từ trên cao.
(6) Tiêu chuẩn, yêu cầu, về IoT: các tiêu chuẩn, yêu cầu về IoT dần hình thành và phát triển theo sự phát triển của công nghệ, các công cụ nông nghiệp ngày càng “thông minh” và “hiểu” được cần phải làm gì và thực hiện công việc ra sao giúp hoạt động sản xuất nông nghiệp hiệu quả hơn, giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường.
Ngoài ra, nông nghiệp 4.0 đang dần chuyển đổi hệ sinh thái sản xuất – kinh doanh và mở ra dư địa mới trong chuỗi giá trị phát triển các phương thức mới tạo ra doanh thu.
(7) Về dịch vụ: các đối tượng được kết nối thường được coi là một cách để cung cấp các dịch vụ bổ sung trên thiết bị sẵn có. Một ví dụ đáng chú ý về phát triển dịch vụ, đó là dịch vụ về bảo trì.
(8) Về vai trò của giá trị kết nối mới: việc triển khai IoT trong ngành Nông nghiệp đã tạo ra một mạng lưới giá trị phức tạp hơn với các tác nhân tiềm năng xuất hiện trong chuỗi giá trị (ở đây là các nhà cung cấp thiết bị kết nối) và vai trò của các nhà cung cấp dịch vụ, ứng dụng công nghệ trong sản xuất nông nghiệp 4.0. Một hệ sinh thái kinh doanh và cạnh tranh được hình thành giữa các nhà sản xuất thiết bị và người bán thiết bị nông nghiệp khi sản phẩm của của họ ngày càng trở nên phổ biến. Để duy trì tính cạnh tranh, đôi bên cần cung cấp các dịch vụ hoàn thiện hơn về vấn đề “Quản lý trang trại” thay vì chỉ tập trung vào các sản phẩm truyền thống. Khi các yêu cầu về quản lý trang trại và nâng cao năng lực sản xuất được đa dạng hóa, họ phải đối mặt với sự cạnh tranh của nhiều bên hơn, đồng thời cũng cần thiết lập mối quan hệ với các đối tác mới như: nhà cung cấp thiết bị kết nối, nhà cung cấp phần mềm ứng dụng.
(9) Về nhu cầu với hệ sinh thái sản xuất được kết nối: sự phát triển của nông nghiệp được nâng cao hơn chính là dựa một phần đáng kể vào khả năng thu thập và phân tích dữ liệu. Nhưng để đạt được kết quả đáng kể và tối ưu hóa sản xuất thì dữ liệu cần được thu thập và đối chiếu ở mức độ cao hơn thay vì chỉ dừng lại ở khai thác đơn lẻ các sản phẩm có tại trang trại. Điều này có nghĩa là các cơ chế trao đổi dữ liệu cần được kết nối, hợp tác từ nhiều bên với những lợi ích khác nhau được chia sẻ nhằm tránh những xung đột lợi ích không đáng có. Việc trao đổi dữ liệu giữa các bên được coi là một điểm quan trọng trong chuỗi giá trị sản xuất với việc học hỏi kiến thức từ việc nhập dữ liệu đến thiết lập mô hình kinh doanh và tối ưu hóa trong sản xuất, cung ứng dịch vụ nông nghiệp.
(10) Về sự xuất hiện của các nền tảng kết nối: tương tự như các ngành khác, ngành Nông nghiệp hiện nay đang nhận thấy tầm quan trọng của nền tảng IoT và tiềm năng của nó trong ứng dụng phát triển nông nghiệp. Chiến lược của các nhà sản xuất lớn (ví dụ: triệu phú sản xuất máy cày John Deere và nhà cung cấp giống cây trồng Monsanto) là đưa bản thân mình lên vị trí thống trị thông qua nền tảng công nghệ và kết nối dữ liệu. Vai trò của các nền tảng công nghệ là tập trung vào sự kiểm soát của những người hỗ trợ công nghệ đó, điều này rất quan trọng vì người thiết lập các nền tảng công nghệ sẽ thiết lập các tiêu chuẩn bảo đảm sự kết nỗi giữa công nghệ và sản xuất nông nghiệp ngay từ ban đầu để khi sản phẩm nông nghiệp đưa vào thị trường sẽ đáp ứng được các yêu cầu của thị trường tiêu thụ. Tuy nhiên, hầu hết các nền tảng công nghệ đã được thiết lập lại được tìm thấy trong quá trình kiểm tra, kiểm soát dữ liệu lĩnh vực nông nghiệp chứ không phải được thiết lập công nghệ ngay từ ban đầu. Cần hiểu rằng, bằng cách xây dựng dữ liệu từ ban đầu, chúng ta có thể kiểm soát tập dữ liệu và cung cấp các dịch vụ cho phép tối ưu hóa quy trình sản xuất nông nghiệp.
Những thách thức đối với việc áp dụng công nghệ 4.0 trong nông nghiệp
Mặc dù triển vọng của việc tích hợp các công nghệ, thực tiễn và tư duy của công nghiệp 4.0 với mục đích cuối cùng là để phục vụ phát triển nông nghiệp thật tốt nhưng việc áp dụng sẽ mất khá nhiều thời gian. Ngành Nông nghiệp phải đối mặt với những thách thức lớn từ tiêu chuẩn hóa công nghệ đến khả năng thu hút đầu tư để hiện đại hóa thiết bị cũng như hạ tầng nhằm hỗ trợ tối đa việc phát triển ngành.
Một là, tiêu chuẩn cần có cho sự phát triển nông nghiệp 4.0. Thách thức của nông nghiệp 4.0 là cần có các tiêu chuẩn chung cho trao đổi dữ liệu và truyền thông liên kết các hệ thống lại với nhau thành một thể thống nhất bao gồm tất cả các mặt của hoạt động khai thác, sản xuất nông nghiệp.
Các thiết bị nông nghiệp đều có tuổi thọ nhất định (niên hạn sử dụng), do vậy, bất kỳ các tiêu chuẩn công nghệ mới nào đưa ra đều phải tương thích với máy móc sản xuất và cần được hỗ trợ cài đặt, bảo trì bởi các nhà sản xuất công nghệ và các ngành công nghiệp phụ trợ cho nông nghiệp khi có yêu cầu. Do đó, đòi hỏi các tiêu chuẩn công nghệ đủ để bảo đảm tính tương thích giữa các thiết bị điện tử và máy móc sản xuất.
Hai là, khả năng hiện đại hóa nông nghiệp của nông dân. Một thách thức khác trong việc áp dụng nông nghiệp 4.0 là khả năng đầu tư và hiện đại hóa trong thực tiễn hoạt động sản xuất của nông dân. Họ thường phải đối mặt với tình trạng kinh tế eo hẹp nên khả năng đầu tư vào các công cụ sản xuất mới rất hạn chế cùng với khả năng tiếp cận tín dụng cũng bị hạn chế.
Ngoài ra, do lực lượng lao động đang đang bị già đi cùng với tốc độ già hóa dân số. Chính vì vậy, kỹ năng sử dụng các dụng cụ điện tử, kỹ thuật số của lực lượng lao động này còn hạn chế và cần phải được đào tạo để áp dụng công nghệ trong sản xuất. Hơn nữa, cũng có sự chênh lệch về mức độ sẵn sàng đầu tư và khả năng có thể đầu tư vào công nghệ phục vụ sản xuất nông nghiệp giữa các vùng với nhau.
Ba là, hiện đại hóa hạ tầng kỹ thuật, một thách thức quan trọng khác trong việc áp dụng IoT trong nông nghiệp là sự phát triển của hạ tầng công nghệ thông tin ở các vùng nông thôn. Các mạng truyền thông không dây hiện tại đã được triển khai mới tập trung mạnh vào các khu vực đô thị mà chưa bảo đảm được ở các vùng nông thôn. IoT đòi hỏi sự kết nối liên tục, mạnh mẽ và kịp thời là chìa khóa thành công của nông nghiệp 4.0, vì vậy, mạng lưới thông tin liên lạc sẽ phải được ưu tiên phát triển rộng khắp ở các vùng nông thôn, từ đó mới có thể kết nối các máy móc kỹ thuật số với nền tảng IoT cho phát triển nông nghiệp 4.0.
Kinh nghiệm cho Việt Nam
Trong 3 năm trở lại đây, ngành Nông nghiệp Việt Nam đã phải đối mặt với những thách thức rất lớn, như: lũ lụt, hạn hán, dịch bệnh Covid-19… Tuy nhiên, vượt qua những thách thức đó, giá trị toàn ngành Nông nghiệp ước tính tăng 2,9% trong năm 2021; tỷ lệ số xã chuẩn nông thôn mới đạt 68,2%; kim ngạch xuất khẩu đạt 48,6 tỷ USD1. Đây là những thành tựu vượt bậc trong bối cảnh dịch Covid-19. Trên cơ sở đó, ngành Nông nghiệp xác định trong năm 2022 sẽ triển khai nhiều biện pháp để chuyển đổi sang tư duy kinh tế nông nghiệp, phát triển chuỗi ngành hàng gia tăng giá trị. Để nông nghiệp Việt Nam bắt kịp xu thế phát triển của thời đại, Đảng và Nhà nước đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng và phát triển, đồng thời, cần đưa ra các chính sách hỗ trợ hợp lý cho phát triển nông nghiệp 4.0 với lộ trình cụ thể và bảo đảm tính khả thi.
Thứ nhất, cần bổ sung nguồn nhân lực, cơ sở dữ liệu, đặc biệt là cần có hệ thống chính sách thống nhất để ứng dụng Big Data, AI, IoT trong nông nghiệp một cách rộng rãi… Một trong những lợi ích của việc sử dụng IoT trong nông nghiệp là tốc độ xử lý của quy trình được cải tiến hơn do sử dụng hệ thống theo dõi và dự đoán thời gian thực. Nhờ vậy, nông dân có thể nhanh chóng phản ứng với bất kỳ thay đổi đáng kể nào. Ví dụ các thay đổi về thời tiết, độ ẩm, chất lượng không khí; cũng như sức khỏe của từng cây trồng hoặc đất trên đồng ruộng giúp các chuyên gia nông nghiệp cứu được mùa màng.
Thứ hai, việc cơ cấu lại ngành Nông nghiệp cần đi vào thực chất, hiệu quả hơn; quy mô và trình độ sản xuất cần được nâng cao, chuyển mạnh sang sản xuất hàng hóa trên cơ sở phát huy các lợi thế từng vùng, miền, chuyển dịch theo hướng hiện đại, ứng dụng khoa học – công nghệ vào sản xuất. Tập trung thực hiện kết hợp tài nguyên bản địa, văn hóa truyền thống với ứng dụng khoa học – công nghệ, tạo sản phẩm đa dạng, phong phú, chất lượng.
Thứ ba, cần đưa robot vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp để cải thiện quy trình nông nghiệp. Việc sử dụng robot nông nghiệp nhằm đáp ứng tự động hóa vào nông nghiệp tạo ra những tiến bộ trong ngành Nông nghiệp, đồng thời, giúp nông dân tiết kiệm chi phí và thời gian. Robot nông nghiệp sử dụng trong các hệ thống sinh học như nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản, thay thế các kỹ thuật thông thường làm cho nhiều công việc đơn giản hơn, nhanh hơn và hiệu quả hơn. Việc sử dụng robot trong nông nghiệp sẽ giúp tăng tốc độ làm việc, có thể làm việc trong môi trường độc hại, nguy hiểm và có thể làm các công việc lặp đi lặp lại với độ chính xác cao.
Thứ tư, phát triển các mô hình AI so sánh tác động của hệ thống tưới và kiểm soát phân bón và các loại đất đối với năng suất cây trồng. Ứng dụng AI có thể giúp người nông dân dễ dàng áp dụng phương pháp truy xuất nguồn gốc điện tử.
Thực tiễn khi phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao được xem là xu hướng tất yếu. Phát triển nông nghiệp công nghệ cao, đổi mới khoa học – công nghệ được coi là một trong những giải pháp then chốt, trọng tâm. Việc ứng dụng IoT vào trong nông nghiệp đã mang đến những hiệu quả vượt trội trong sản xuất nông nghiệp, tăng độ phủ sóng của nông nghiệp, mọi người có thể trồng trọt ở khắp mọi nơi, như: trong siêu thị, trên nóc các tòa nhà, trong các container và ngay chính trong ngôi nhà của mình. Bên cạnh đó, IoT giúp quy trình sản xuất nông nghiệp sạch hơn, giảm thiểu việc lãng phí tài nguyên và cải thiện chất lượng nông sản trong điều kiện thời tiết phức tạp. IoT giúp nông dân cải thiện tốc độ phản ứng với mọi thay đổi của thời tiết như độ ẩm, chất lượng không khí, chất lượng đất, sức khỏe của cây trồng, từ đó đem lại năng suất và sản lượng cao hơn.
