1. Khái niệm Nông nghiệp 4.0

Cùng vi xu thế cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang diễn ra từ những năm 2000, thông qua các công nghệ như Internet, kết nối vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), thực tế ảo (VR), tương tác thực tại ảo (AR), mạng xã hội, điện toán đám mây, điện thoại di động, phân tích dữ liệu lớn (SMAC)... chuyển hóa toàn bộ thế gii thực thành thế gii số. Năm 2013, một từ khóa "Công nghiệp 4.0" (Industries 4.0) được chính thức định danh trên các diễn đàn quốc tế.

Đối vi lĩnh vực nông nghiệp, cũng không còn là nông nghiệp thuần túy. Theo khái niệm của Hiệp hội Máy Nông nghiệp Châu Âu (European Agricultural Machinery, 2017):

1). Nông nghiệp 1.0 xuất hiện ở đầu thế kỷ 20, vận hành vi hệ thống tiêu tốn sức lao động, năng suất thấp. Nền nông nghiệp đó có khả năng nuôi sống dân số nhưng đòi hỏi số lượng lớn các nông hộ nhỏ và một phần ba dân số tham gia vào quá trình sản xuất nguyên liệu thô.

2). Nông nghiệp 2.0 đó là Cách mạng xanh (Green Revolution), bắt đầu vào những năm 1950, khi đầu là giống lúa mì lùn cải tiến, nhưng phải dựa nhiều vào bón thêm đạm, sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón hóa học tổng hp, cùng vi máy móc chuyên dùng, cho phép hạ giá thành và tăng năng suất, đem lại li nhuận cho các các bên tham gia.

3). Nông nghiệp 3.0, từ chỗ nâng cao hiệu quả đến nâng cao li nhuận nhờ chủ động và sáng tạo hạ giá thành, nâng cao chất lượng, đưa ra sản phẩm khác biệt. Bắt đầu khi định vị toàn cầu (GPS) được ứng dụng đầu tiên để định vị và định hướng. Thứ hai là điều khiển tự động và cảm biến (sensor) đối vi nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, dinh dưỡng, từ những năm 1990, máy gặt đập liên hp được gắn thêm màn hình hiển thị năng suất dựa vào định vị GPS. Thứ ba là tiến bộ công nghệ sử dụng các thiết bị không dây.

 4). Nông nghiệp 4.0: Sự tiến triển diễn ra đồng thi vi tiến triển của thế gii công nghiệp (Industry 4.0), dựa trên tầm nhìn trong tương lai sản xuất của Domhnall Carrol (Domhnall Carroll - Division lead, Digital Factory division, Siemens Ltd.), thuật ngữ Nông nghiệp 4.0 (Agriculture 4.0) được sử dụng đầu tiên tại Đức.

Tương tự vói “Công nghiệp 4.0”, “Nông nghiệp 4.0” ở Châu Âu được hiểu là các hoạt động trồng trọt và chăn nuôi được kết nối mạng bên trong và bên ngoài đơn vị (có thể hiểu theo nghĩa rộng bao gồm cả lĩnh vực thủy sản, lâm nghiệp). Nghĩa là thông tin ở dạng số hóa dành cho tất cả các đối tác và các quá trình sản xuất, giao dịch vi các đối tác bên ngoài đơn vị như các nhà cung cấp và khách hàng tiêu thụ được truyền dữ liệu, xử lý, phân tích dữ liệu phần lớn tự động qua mạng internet. Sử dụng các thiết bị internet có thể tạo điều kiện quản lý lượng lớn dữ liệu và kết nối nội bộ vi các đối tác bên ngoài đơn vị.

Một số thuật ngữ khác thường được sử dụng như “Nông nghiệp thông minh” và “Canh tác số hóa”, dựa trên sự ra đi của các thiết bị thông minh trong nông nghiệp. Các thiết bị thông minh bao gồm các cảm biến, các bộ điều tiết tự động, công nghệ có thể tính toán như bộ não và giao tiếp kỹ thuật số.

Nông nghiệp 4.0 mở đường cho sự tiến hóa tiếp theo, bao gồm những hoạt động không cần có mặt con người trực tiếp và dựa vào hệ thống thiết bị có thể đưa ra những quyết định một cách tự động.

Theo tổng kết ở Mỹ đến nay các thành phần chủ yếu của Nông nghiệp 4.0 thường được hiểu như sau:

1). Cảm biến kết nối vạn vật (IoT Sensors): Từ dinh dưỡng đất kết nối vi máy chủ và các máy kết nối khác là thành phần chủ yếu của nông nghiệp hiện đại;

2). Công nghệ đèn LED đang trở thành tiến bộ không thể thiếu để canh tác trong nhà vì sự đáp ứng sinh trưởng và năng suất tối ưu;

3). Người máy (Robot) đang thay việc cho nông dân thường làm. Ngưi máy cũng có cả các bộ phân tích nhờ các phần mềm trợ giúp phân tích và đưa ra xu hướng trong các trang trại;

4). Tế bào quang điện (Solar cells). Phần lớn các thiết bị trong trang trại được cấp điện mặt tri và các bộ pin điện mặt tri trở nên quan trọng;

5). Thiết bị bay không người lái (Drones) và các vệ tinh (satellites) được sử dụng để thu thập dữ liệu của các trang trại;

6). Canh tác trong nhà/ hệ thống trồng cây - nuôi cá tích hp/Thủy canh (khí canh) (Indoor Farming/ Aquaponics/Hydroponics): Hiện nhiều giải pháp đã được hoàn thiện;

7). Công nghệ tài chính phục vụ trang trại (Farm Fintech): Fintech nghĩa là kinh doanh dịch vụ tài chính dựa trên nền tảng công nghệ. Fintech được sử dụng chung cho tất cả các công ty tài chính sử dụng internet, điện thoại di động, công nghệ điện toán đám mây và các phần mềm mã nguồn mở nhm mục đích nâng cao hiệu quả của hoạt động ngân hàng và đầu tư. Farm Fintech bao gồm dịch vụ cho vay, thanh toán, bảo hiểm.

2. Nội dung của Nông nghiệp 4.0

Theo Chanchin Su và cộng sự, Đại học Chiao Tung, Đài Loan (Chanchin Su, Sue-Ching Jou, 2016) đưa ra công thức cho Nông nghiệp 4.0 như sau:

Nông nghiệp 4.0 = (Nông nghiệp thông minh) × (Công nghệ thông minh) × (Thiết kế thông minh) × (Doanh nghiệp xã hội thông minh).

Khái niệm Nông nghiệp (Agriculture) 4.0 rộng hơn Canh tác (Farming) 4.0. Nông nghiệp 4.0 (Agriculture 4.0) bao hàm nghĩa rộng của cả trồng trọt, chăn nuôi (có thể hiểu rộng hơn sang cả thủy sản và lâm nghiệp) về nghiên cứu, chuyển giao và sản xuất. Nông nghiệp hiện đại quan tâm đến độ bền vững và các giải pháp an toàn. Canh tác (Farming) là thực hiện những kỹ thuật như làm đất, gieo cấy, tỉa cành, luân canh, chăm sóc, thu hoạch, vói mục tiêu đạt năng suất cao hơn, bảo vệ môi trường tốt hơn, dựa vào tiến bộ công nghệ kỹ thuật số. Thuật ngữ Canh tác 4.0 (Farming 4.0) xuất hiện vào những năm 2010. Đó là các canh tác năng động và hiệu quả.

Theo khái niệm của Mạng lưi Chuyên đề Canh tác Thông minh Châu Âu, canh tác thông minh, Smart Farming là ứng dụng công nghệ thông tin hiện đại (ICT) vào nông nghiệp (Cách mạng Xanh lần thứ ba). Cuộc cách mạng này phối họp ICT như các thiết bị chính xác, kết nối vạn vật (IoT), cảm biến, định vị toàn cầu, quản lý dữ liệu lớn (Big data), thiết bị bay không ngưi lái (Drone), ngưi máy (robot) Smart farming tạo điều kiện cho nông dân tăng thêm giá trị dưới dạng đưa ra được những quyết định khai thác, quản lý hiệu quả hơn, đó là: 1). Hệ thống thông tin quản lý, đáp ứng nhu cầu thu thập, xử lý và lưu giữ, cung cấp dữ liệu cần thiết để thực hiện những chức năng của trang trại. 2). Nông nghiệp chính xác, thông qua các hệ thống có thể quản lý độ biến động theo không gian và thi gian để cải thiện hiệu quả kinh tế đầu tư và giảm thiểu tác hại của môi trường.

Nông nghiệp chính xác còn được hiểu là nền nông nghiệp có thể nuôi sống cả dân số thế gii dự báo 10 tỉ ngưi vào năm 2050 (Khánh Đoan, 2016). Nông nghiệp chính xác”, tức ngành nông nghiệp sử dụng cảm biến và các thuật toán thông minh để phân phối nước, phân bón và thuốc trừ sâu, đáp ứng cho cây khi cây thực sự cần, nhm đảm bảo tính sinh li, tính bền vững và bảo vệ môi trường. Nông dân có thể quyết định tưới tiêu khi thực sự cần thiết và tránh việc lạm dụng thuốc trừ sâu, họ sẽ có thể tiết kiệm được chi phí và nâng cao sản lượng.

Lời kết về tổng quan nông nghiệp 4.0

Như vậy, nông nghiệp 4.0 hay cách mạng nông nghiệp lần thứ tư quan tâm đến độ bền vững và các giải pháp an toàn của chuỗi giá trị sản xuất nông nghiệp, ở đó thông tin ở dạng số hóa dành cho tất cả các đối tác bên trong giao dịch vi các đối tác bên ngoài đơn vị như các hoạt động của nhà cung cấp và khách hàng tiêu thụ được truyền dữ liệu, xử lý, phân tích dữ liệu, tiến hành tự động qua mạng internet. Các yếu tố công nghệ chủ yếu gồm cảm biến kết nối vạn vật, công nghệ đèn LED, người máy (Robotics), tế bào quang điện, thiết bị bay không người lái và các vệ tinh; Canh tác trong nhà/Hệ thống tích hp nuôi thủy sản - trồng trọt/Thủy canh, Công nghệ tài chính phục vụ trang trại. Nông nghiệp 4.0 được coi là hàm số của Nông nghiệp thông minh × Công nghệ thông minh × Thiết kế thông minh × Doanh nghiệp thông minh.

Hồ Thị Nhung

(Nguồn: Lê Quý Kha, Báo Nông nghiệp Việt Nam)