Submitted by phuocnm on Mon, 04/08/2019 - 18:34

Cách mạng Công nghiệp 4.0, hay viết tắt là 4IR, đề cập đến kỷ nguyên cách mạng đang diễn ra trong đó công nghệ thông tin và truyền thông (CNTT-TT) sẽ hội tụ. Cuộc cách mạng sẽ làm bùng nổ những đổi mới sáng tạo công nghệ trong sáu lĩnh vực: Trí tuệ nhân tạo, Rô-bốt, Internet vạn vật (IoT), Xe không người lái, In ba chiều và Công nghệ nano. 4IR sẽ bao gồm một loạt các công nghệ mới sử dụng dữ liệu lớn để kết hợp thế giới vật lý, sinh học và kỹ thuật số lại với nhau theo cách sẽ tác động tới tất cả các lĩnh vực của cuộc sống.

4IR đang phát triển trong mọi lĩnh vực của cuộc sống, không chỉ trong lĩnh vực viễn thông, ô tô, năng lượng, các dịch vụ chế tạo, an ninh và năng lượng sinh học mà còn trong lĩnh vực y học và rô-bốt. Nông nghiệp cũng chính là một lĩnh vực mà Cuộc cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 được kỳ vọng sẽ đem tới những thay đổi toàn diện và sâu sắc.

CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP 4.0 THÚC ĐẨY NÔNG NGHIỆP 4.0

Hiện tại, có tới hơn 80% dân số của các nước lớn OECD hoạt động trong ngành công nghiệp dịch vụ. Dân số tham gia vào lĩnh vực nông nghiệp chỉ chiếm 2-3%. Ở hầu hết các nước phát triển, dân số tham gia vào lĩnh vực nông nghiệp giảm mạnh, trong khi độ tuổi của người làm nông nghiệp thì lại tăng cao. Tại Hàn Quốc, hơn 50% nông dân trên 60 tuổi và hơn 40% là trên 65 tuổi. Dân số trên toàn cầu đang chuyển dịch mạnh từ nông nghiệp sang các ngành công nghiệp sản xuất và dịch vụ sản xuất. Do đó, trong nền kinh tế thế giới hiện tại, chỉ 5% dân số thế giới làm việc trong lĩnh vực nông nghiệp, nhưng lại chiếm hơn 60% doanh nghiệp trên toàn thế giới.

Trước thực tế này, các nước phát triển như Hoa Kỳ và Nhật Bản đang cố gắng giải quyết các vấn đề nông nghiệp thông qua cơ giới hóa, tự động hóa và hiện đại hóa. 4IR chính là thời cơ thích hợp để đẩy nhanh quá trình mở rộng quy mô và thương mại hóa nông nghiệp. Để đáp ứng với xu hướng này, dự kiến nông nghiệp trong tương lai sẽ phát triển thành các ngành công nghệ cao trong đó các hệ thống được kết hợp với trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn. Những hệ thống đó sẽ hội tụ thành một đơn vị đơn lập trong đó máy móc nông nghiệp, làm đất gieo hạt, quản lý trang trại, dự báo sản xuất,và thủy lợi được kết hợp lại. Sử dụng công nghệ lõi của 4IR, rô-bốt, dữ liệu lớn và AI sẽ kết hợp với nông nghiệp để tạo ra một thời đại siêu hợp nhất mới. Thời đại này sẽ phát triển các giá trị kinh tế, xã hội và đạo đức trên nhiều mặt, được hợp nhất với các ngành công nghiệp khác nhau và được thể hiện ở các mô hình kinh doanh.

4IR tác động mạnh đến ngành nông nghiệp trên ba phương diện sau:

Thứ nhất, tối ưu hóa chính xác sẽ giải quyết rất nhiều vấn đề hiện tại trong nông nghiệp. Nông nghiệp là một ngành công nghiệp mang tính đặc thù trong đó đầu vào và đầu ra không nhất quán. Xét về sản xuất lương thực toàn thế giới, có đủ lượng lương thực được sản xuất để cung cấp cho toàn dân, tuy vậy có tới 30-50% lượng lương thực được sản xuất ra bị loại bỏ, trong khi đó vẫn có nhiều người chết đói. Khoảng 80% lượng nước trên hành tinh được sử dụng cho nông nghiệp, tuy vậy chỉ 20% trong số đó hữu ích cho sự phát triển của cây trồng, lượng nước còn lại bị thất thoát lãng phí. Tại Anh, việc sử dụng phân bón nitơ dẫn đến bệnh xanh lá. Mỗi một vấn đề này đều có thể được giải quyết nhờ nông nghiệp chính xác. Nông nghiệp chính xác là phương pháp tính toán điều kiện tăng trưởng và tình trạng đất để quản lý chính xác cây trồng, có thể giải quyết vấn đề bằng cách xây dựng một hệ thống nông nghiệp tối ưu hóa, có khả năng kết nối sản xuất, phân phối và tiêu dùng. Thứ hai, xu thế nghịch đảo của các yếu tố sản xuất tại nông thôn, bao gồm cả nguồn nhân lực, sẽ có tác động lớn đến nông nghiệp. Nguồn vốn, lao động và tài nguyên công nghệ rời bỏ làng quê nông thôn ở các thế hệ trước sẽ có khả năng quay trở lại trong kỷ nguyên 4IR. Đó là do lực lượng lao động của các thành phố sẽ nhận thấy những khu vực nông thôn chính là nơi tạo ra sự lao động duy nhất thực sự mang ý nghĩa nghỉ ngơi và thư giãn.

Thứ ba, các công nghệ 4IR sẽ có tác động đáng kể đến các vấn đề về thời tiết. Nông nghiệp chịu ảnh hưởng nặng nề của thời tiết và hiện tại khoa học chưa có phương tiện nào dự đoán chính xác và kiểm soát. Vì vậy, nông nghiệp phụ thuộc nhiều vào trí thông minh, kiến thức và cả kinh nghiệm của con người, nên do đó rất khó chuẩn hóa. Công nghệ 4IR có thể đưa ra những quyết định hơn cả sự khôn ngoan và kinh nghiệm của con người. Nó sẽ giải quyết một số vấn đề nhất thể giải quyết được bằng công nghệ hiện tại, ví dụ như như mùi vật nuôi, chi phí cho xử lý quá nhiều và khả năng xảy ra dịch hại do biến đổi khí hậu. Vì vậy, 4IR có thể được xem như một cuộc cách mạng thân thiện với người nông dân. Đồng thời, nó sẽ dẫn đến những đổi mới công nghệ lớn lao hơn và những thay đổi sâu rộng trong cả kinh tế, xã hội và đời sống.

NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA NÔNG NGHIỆP TRONG KỶ NGUYÊN 4IR

Phát triển nông nghiệp nhờ tác động của 4IR dự kiến sẽ mang lại những thay đổi lớn trong các lĩnh vực sản xuất, phân phối và tiêu thụ.

Sản xuất nông sản

Những biến đổi sản xuất nông nghiệp trong kỷ nguyên 4IR sẽ diễn ra chủ yếu ở các cơ sở nông nghiệp với công nghệ canh tác thông minh. Ở các cơ sở có tiềm năng, kiểm soát môi trường tăng trưởng sẽ làm tăng giá trị gia tăng của nông sản. Tại Hàn Quốc, có ba giai đoạn phải hoàn thành để thúc đẩy trang trại thông minh ở các cơ sở nông nghiệp. Giai đoạn thứ nhất, được hoàn thành trước năm 2017, là giai đoạn cải thiện sự tiện lợi. Trong giai đoạn này, các cơ sở được nâng cấp cho phép nông dân kiểm tra trạng thái phát triển nông nghiệp thông qua các thiết bị di động. Như vậy, nông dân không cần phải đến các trang trại để thực hiện những công việc đơn giản như kiểm soát nhiệt độ. Giai đoạn thứ hai, dự kiến được hoàn thành vào năm 2020, là cải thiện năng suất. Trong giai đoạn này, lợi nhuận được tăng lên thông qua kiểm soát chính xác và đưa ra các quy định tối ưu cho nông nghiệp. Giai đoạn thứ ba là giai đoạn hoàn tất, theo đó tất cả các điều kiện của cơ sở được tự động hóa theo điều kiện tăng trưởng của cây trồng dựa trên mô hình tăng trưởng của cây trồng đó. Cơ quan Quản lý Phát triển Nông thôn Hàn Quốc đã đưa ra một nền tảng để thử nghiệm các cảm biến và công nghệ khác nhau ở các trang trại thông minh, để giúp nông dân trải qua ba giai đoạn nhanh chóng và hiệu quả.

ảnh
Hình 1. Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 và những thay đổi trong sản xuất nông nghiệp

Như thể hiện trong Hình 1, 4IR cũng sẽ mang lại sự khác biệt lớn trong lĩnh vực nông nghiệp canh tác theo kiểu cánh đồng mở (truyền thống). Có ba giai đoạn mà công nghệ có thể được sử dụng, đó là: giám sát diện tích tăng trưởng cây trồng; phân tích dữ liệu trong giai đoạn đưa ra quyết định; và thực hiện phương pháp cung cấp (áp dụng) biến đổi theo vùng đất (Variable rate application) bằng cách sử dụng máy móc nông nghiệp thông minh.

Giám sát diện tích môi trường tăng trưởng cây trồng không chỉ gồm tình trạng phát triển cây trồng mà còn thông tin khí hậu, thông tin môi trường và thông tin tăng trưởng. Phương pháp này được phát triển nhanh chóng ở cả những nền nông nghiệp quy mô lớn như của Mỹ hay những nền nông nghiệp thâm canh như ở Hàn Quốc. Có thể tối đa khối lượng sản xuất và tối thiểu nguy cơ thất bại do thiên tai, lỗi hệ thống và các yếu tố khác bằng cách thu được những dữ liệu về tăng trưởng, thời tiết và thiết bị nông nghiệp.

Phân tích dữ liệu ở giai đoạn ra quyết định liên quan đến phân tích dữ liệu từ giai đoạn giám sát và xác định những công việc nông nghiệp cần thiết. Trong giai đoạn này, dữ liệu thu thập được tích lũy, xử lý và phân tích dưới dạng dữ liệu lớn. Sau đó, các quyết định hiệu quả và chính xác về dữ liệu được đưa ra theo cách vượt trội trí thông minh, trí tuệ và kinh nghiệm của con người.

Ngoài ra, có thể thu thập dữ liệu môi trường về quá trình canh tác thông qua một nền tảng dịch vụ nông nghiệp bằng cách sử dụng dữ liệu lớn. Thông tin này có thể được sử dụng để đánh giá các xu hướng bán hàng trên thị trường theo phân tích ưu tiên thị trường, và sau đó là dữ liệu (môi trường canh tác, thông tin về sâu bệnh, thông tin về khí hậu và thời tiết, độ phì nhiêu của đất, sự phù hợp về địa hình, v.v.) có thể được phản hồi lại cho nông dân để tối ưu hóa môi trường sản xuất. Trong những năm gần đây, dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo đã được sử dụng để mở rộng mạnh các lĩnh vực kỹ thuật di truyền trong nông nghiệp và chăn nuôi.

Phương pháp “Áp dụng biến đổi theo vùng đất” bằng cách sử dụng máy móc nông nghiệp thông minh là giai đoạn thứ ba của quy trình này. Trong giai đoạn trước, quyết định tối ưu được lựa chọn cho từng địa điểm. Trong giai đoạn này, cần nhập nguyên liệu nông trại được định lượng trước phù hợp với địa điểm. Trong nông nghiệp quảng canh, một vài chiếc máy kéo có thể hoàn thành các nhiệm vụ tương tự (ví dụ như phun thuốc diệt cỏ) ở những vị trí khác nhau (nghĩa là, ở mức áp dụng tỷ lệ biến đổi) bằng cách tuân theo các khoảng cách nhất định. Trong tương lai, vào ban đêm, khi người nông dân đang ngủ, một con rô-bốt có thể được hướng dẫn qua thông số FPS và các bản đồ điện tử, đi vào cánh đồng, hoàn thành bất kỳ công việc đồng áng nào cần thiết rồi trở về nhà trước hoàng hôn. Giấc mơ này sẽ trở thành hiện thực trong tương lai gần nhờ 4IR.

Phân phối nông sản

Phân phối nông nghiệp là một lĩnh vực khác trong đó các công nghệ 4IR sẽ tạo ra những đổi mới đột phá. Trong mỗi cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, mô hình tiêu thụ nông sản thay đổi rất nhiều. Trước cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, 90% dân số thế giới tham gia vào nông nghiệp, vì vậy sự khác biệt giữa người sản xuất và người tiêu dùng không rõ ràng. Cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên là một kỷ nguyên tự cung tự cấp, trong đó các nhà sản xuất sớm trở thành người tiêu dùng. Nguyên liệu thô được tiêu thụ nhanh chóng và có rất ít nguyên liệu thô được xử lý. Ở cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ hai, các sản phẩm dư thừa bắt đầu xuất hiện vì thế công nghệ chế biến và tích trữ được phát triển. Trong thời kỳ này, một bộ phận nông dân bắt đầu chuyển sang các ngành công nghiệp sản xuất và dịch vụ. Sự tách biệt giữa nông dân và người tiêu dùng ở thành thị trở nên rõ ràng, do đó làm tăng tầm quan trọng và mức độ cần thiết của phân phối.

Trong cuộc Cách mạng Công nghiệp thứ ba, sản phẩm dư thừa tăng lên và giá trị trọng tâm của tiêu thụ chuyển từ số lượng sang chất lượng. Nhờ số lượng người tiêu dùng ngày càng tăng, tiêu dùng chọn lọc đã trở nên phổ biến hơn và các chức năng phân phối trở nên quan trọng hơn.

Sự ra đời của một hệ thống đặt hàng nông sản tùy chỉnh có tính đến dân số già hóa và mở rộng tới hộ gia đình độc thân trong các vùng nông nghiệp và nông thôn, bao gồm kiểm soát khối lượng lô hàng thông qua dữ liệu lớn và kiểu chế độ ăn của người tiêu dùng, cho thấy 4IR có thể tạo ra những đột phá trong lĩnh vực phân phối nông nghiệp. Thông tin như giá cả sản xuất nông nghiệp, cây trồng và phân phối bao gồm dữ liệu cơ bản cần để quản lý cung và cầu. Bằng cách áp dụng công nghệ 4IR, dữ liệu toàn diện, bao gồm sản xuất nông nghiệp, thông tin khí hậu, cơ cấu dân số, và dữ liệu người tiêu dùng, được phân tích toàn diện. Theo cách này, có thể sản xuất ra những sản phẩm tùy chỉnh để tối ưu hóa cung và cầu một cách tự chủ. Đồng thời, chính phủ có thể điều chỉnh thời gian và đầu ra để ổn định giá cả.

Tiêu thụ nông nghiệp

Trong 4IR, dự kiến tiêu thụ một lần nữa sẽ được phân biệt với các cuộc cách mạng trước. Khi thông tin người tiêu dùng và nhà sản xuất được liên kết trong thời gian thực, thì thông tin phù hợp nhất với cả hai sẽ dễ dàng được chọn ra. Các công nghệ 4IR cũng sẽ cung cấp thông tin thương mại và thông tin chất lượng. AI liên kết với dữ liệu lớn sẽ có thể khiến cho các giao dịch ổn định bằng cách kết nối thông tin sản xuất với thông tin giao dịch. Ví dụ, chiếc tủ lạnh thông minh sẽ có thể tự động làm mới thức ăn dự trữ của nó theo thời gian thực tại, dựa vào mức tiêu thụ. Một chiếc tủ lạnh như thế cũng có thể được liên kết với một hệ thống quản lý thông tin dinh dưỡng và sức khỏe gia đình. Nó thậm chí còn có thể nấu thức ăn cho các thành viên trong gia đình dựa trên nhu cầu dinh dưỡng của từng thành viên trong gia đình. Ngoài ra, in 3D sẽ cho phép mọi người tham gia vào quá trình tự sản xuất thực phẩm, vật liệu nông nghiệp, các bộ phận máy móc nông nghiệp và công cụ. Máy in 3D thậm chí có thể được sử dụng để sản xuất ra thực phẩm chức năng lành mạnh cho trẻ em và người cao tuổi, kể cả thực phẩm chế biến mềm dễ nhai.

ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG NÔNG THÔN VÀ ĐỜI SỐNG NÔNG THÔN

4IR sẽ thay đổi sản xuất, phân phối và tiêu thụ như cũng như môi trường nông thôn và đời sống nông thôn. Đồng thời, nó sẽ tiếp tục phát triển các hệ thống nông nghiệp bằng cách vượt qua những vấn đề tồn tại vẫn chưa được giải quyết bằng công nghệ hiện có. Dự kiến những kỹ thuật này sẽ được áp dụng cho các vùng trang trại thực tế, vì vậy sẽ cần sự chuẩn bị cũng như thời gian để thích ứng.

Các công nghệ 4IR có thể mở rộng ngành nông nghiệp một cách đa dạng, từ nông nghiệp theo định hướng sản xuất đơn giản đến nông nghiệp đô thị, nông nghiệp phục hồi (healing agriculture), nông nghiệp vật liệu và hội tụ công nghiệp. Ví dụ về vấn đề này là IoT, CPS (Cyber-physical system: Hệ thống không gian mạng thực-ảo), trải nghiệm nông nghiệp dựa trên đám mây và vật chất hóa du lịch, thông tin về sức khỏe nông dân cao tuổi bằng cách sử dụng các thiết bị IoT đeo được, phục hồi chức năng áp dụng cho các mô hình chữa bệnh động vật và thực vật, IoT và đám mây và nông nghiệp đô thị bằng cách sử dụng công nghệ điện thoại di động. Ngoài ra, các công nghệ 4IR được kỳ vọng sẽ tìm ra giải pháp cho những vấn đề tồn tại và các bệnh ác tính chưa thể giải quyết được bằng các công nghệ hiện có, chẳng hạn như mùi hôi của động vật, cúm gia cầm và bệnh lở mồm long móng. Trên hết, 4IR sẽ tạo ra việc làm mới bằng cách kết hợp các công nghệ đa dạng như hội tụ công nghiệp và công nghệ lai. Ngoài ra, những biến đổi lớn sẽ diễn ra trong những lĩnh vực như quản lý rủi ro, công nghiệp hóa sinh học và tình báo tự động.

Phương Anh - Bản tin Khởi nghiệp đổi mới sáng tạo, số 11.2019

Tài liệu tham khảo

The fourth industrial revolution and precision agriculture, Jehoon Sung