Smart Farming - A Key to developing Sustainable Agriculture (Part - 1)

智慧農業 - 發展永續農業的關鍵（第 1 部分）

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農業經歷了許多革命，無論是幾千年前的動植物馴化，還是幾百年前系統性地利用輪作等改良耕作方式，還是系統性育種和廣泛應用的「綠色革命」，幾十年前的人造化肥和殺蟲劑。我們認為農業正在經歷第四次革命，這是由資訊和通信技術 (ICT) 在農業中，使用呈指數成長而引發的。

新技術，例如配備功能強大、重量輕的攝像頭的無人機，可以改進農場管理建議。圖片由 Shutterstock/Kleir 提供。

已經為農業目的開發了自主機器人車輛，例如機械除草、施肥或收穫水果。具有自主飛行控制的無人駕駛飛行器 ( 1 ) 的開發，以及可用於計算農作物的生物量發育和施肥狀態的輕型和強大的高光譜快照相機 ( 2 , 3 ) 的開發，為複雜農場開闢了領域管理建議。此外，現在可以使用決策樹模型，使農民能夠根據光學資訊區分植物病害 ( 4 )。虛擬圍欄技術（5) 允許根據與牲畜相連的遙感信號和感測器或執行器進行牛群管理。

總之，這些技術改進構成了一場技術革命，將在農業實踐中產生顛覆性變化。這種趨勢不僅適用於已開發國家，也適用於發展中國家，在這些國家，資訊通信技術的佈署（例如，使用行動電話、訪問網路）正在迅速被採用，並可能成為未來的遊戲規則改變者（例如，以季節性乾旱預報、氣候智慧型農業的形式）。

實踐如此深刻的變化，既帶來機會，也帶來巨大挑戰。在這場革命的早期階段指出，它們以避免「鎖定」非常重要：技術的倡導者和懷疑論者，需要就數位時代農業的未來發展進行公開對話。只有在對話中共同考慮技術、作物和畜牧系統的多樣性以及網路和機構（即市場和政策）等方面，數位時代的農業才能被稱為「智慧農業」。

充足的機會

智慧農業減少了農業的生態足跡。在精準農業系統中，最小化或針對特定地點的投入物施用，例如化肥和殺蟲劑，將減輕浸出問題以及溫室氣體的排放 ( 6 )。借助當前的 ICT，可以創建一個感測器網路，以實現對農場的幾乎連續監控。同樣，將植物、動物和土壤的狀態與生產投入（如水、肥料和藥物）的需求聯繫起來的理論和實踐框架，在全球都可以使用當前的 ICT。

智慧農業可以使農業為農民帶來更多利潤。減少資源投入將為農民節省金錢和勞動力，提高空間顯式數據的可靠性將降低風險。基於密集的天氣和氣候數據網路，針對特定地點的最佳天氣預報、產量預測和疾病和災害概率圖，將允許以最佳方式種植農作物。特定地點的資訊還為整個價值鏈（從技術和投入供應商到農民、加工商和零售業）提供了新的保險 ( 7 ) 和商業機會 ( 8 ) 在發展中和發達社會中都是一樣的。如果所有與農業相關的數據，都由自動感測器記錄，那麼優先使用資源和進行的行政監督，所需的時間就會減少。

智慧農業也有可能提高消費者的接受度。原則上，優化管理還可以提高產品的品質（例如，更高量的抗氧化劑和其他次級代謝物智慧農業可以提供一條協調一致的路徑，擺脫以強烈兩極分化和市場細分為特徵的鎖定技術和實踐。基於果園的最佳結果密度；或基於牲畜個體化飼餵量的生理上更適合的奶製品）。這些產品不僅更健康，而且可以以更高的價格出售，這是更有效地利用土地的關鍵策略 ( 9 )。此外，生產和加工的透明度將隨著價值鏈的增加而增加，因為 ICT 允許註冊哪個農場在何種情況下生產某種產品。這為農民和消費者之間新的、更直接的互動形式提供了潛力。

只有結合多種作物和畜牧系統以及相關市場和政策考慮新技術，數位時代的農業才能成為智慧農業。

主要挑戰

儘管如此，仍然必須克服許多障礙。需要解決的主要問題包括：誰擁有數據？記錄資源輸入和產品輸出的資訊通信技術，確實引發了產權和數據使用的問題。商業模式可以透過將空間明確的大數據，轉化為資訊和建議來創造附加價值，不僅為農民而且為可能使用這些數據，進行監視和控制的監管機構提供資訊和建議。政府必須建立一個監管架構，以保證高品質的數據，同時促進所有參與者之間的信任。數據的潛在濫用給監管和監控，帶來了額外的法律和道德挑戰 ( 10 )。

此外，資訊通信技術將加劇新技術的責任和問責制挑戰。必須對導致經濟和環境後果的管理不善或錯誤負責。例如，當殺真菌劑施用得太晚時，誰對收穫的水果上殘留的殺真菌劑負責？是農民、軟體的提供者，還是感測器的生產者？這種情況遠非簡單明了，最近的自動駕駛汽車事故就是例證 ( 11 )。

個體農場採用技術的高成本，以及有限的知識和技能，可能是採用技術的重大障礙 ( 12 , 13 )，尤其是在發展中國家。因此，獲得最新技術的機會，可能仍然僅限於大型工業化農場。 ICT 的好處可能僅限於工業化國家，並集中在小麥、玉米和稻米等廣為人知的廣泛種植作物的生產上。這也增加了不可永續的集約化做法的風險（14）。在工業化環境中，殺真菌劑可能會延遲疾病的爆發，但這會增加產生抗性真菌菌株的風險，一旦克服了預防措施，這些菌株就會發揮更大的破壞性作用。

向工業化社會的轉移，導致歐洲和北美的農業佔用率，迅速下降到人口的 2% 甚至更少。農業數位化可能會進一步影響農民和農業相關專業人士，就業的機會和工作概況。這種發展會激勵還是阻礙人才進入農業領域？農民對數據管理機器人和 ICT 系統的責任的潛在損失，會增加還是減少對該專業的認可和欣賞？另一個新出現的挑戰，是將農民的知識和經驗與這些新技術相結合。

前進的道路

智慧農業可以提供一條協調一致的路徑，擺脫以強烈兩極分化和市場細分為特徵的鎖定技術和實踐。它透過技術、作物和畜牧生產系統的多樣化，以及農業食品部門所有參與者的網路，提供了一條通往永續農業的道路。沒有單一的政策方法可以實現這一願景，支持和促進適當使用 ICT 技術。相反，這個想法是確定限制或威脅技術永續使用的主要機制，並在已開發國家和發展中國家選擇最合適的行動（15）。

這可能會導致在某些情況下更好地獲得資本，並在其他情況下獲得特定的投資支持。此外，支持合作使用的農場監測技術（例如，共同擁有的整個村莊的無人機監測場）或對教育和培訓的投資，也可以支持這些技術的永續使用。然而，在所有情況下，政策環境都應提供清晰、合法的環境，允許有效的所有權和用戶權利。

數位時代的可能性，可能會導致農場多樣化的新形式。與「智慧城市」的辯論和概念化類似，ICT 的可能性，可能不會導致全球統一和迅速接受的農業系統，而是導致農業系統的多樣性。如果提供高度可靠和清晰的管理建議，即使農民以前沒有生產過某種作物，管理建議也會促進有助於多樣化的技術創新。當前的抗藥性問題，例如對抗生素和殺蟲劑的抗藥性問題，可以透過提高生產系統的多樣性來避免。

然而，雖然包括農業機械在內的「物聯網」可以用來管理標準的耕作情況，但農民仍然需要充當科學家和看門狗，留意不可預見的情況。農民可以將透過數位化騰出的時間，投入到疾病治療或以更加個性化的方式，監測和治療牲畜上。只有在達到某些閾值（由新的 ICT 應用確定）時，才需要解決作物病蟲害問題。儘管如此，這種有意增加的多樣性要求消費者、農民和決策者相信這些技術優勢的好處。此外，它需要一個具有不同監管透明度功能的新數據傳輸系統：轉移給供應商和政府的行政和生產數據必須對農民透明。並且消費者必須能夠深入了解整個食品生產鏈。

資訊通信技術使農民能夠交流資訊、建立合作和同行評審，甚至可能開發可以補充控制當局正式資訊系統的非正式資訊系統。農民之間以及農民和消費者之間的這種資訊流將是獨立於規模的，不會受到國界的限制。在已開發國家和發展中國家，已經可以看到採用此類系統的明顯跡象，透過社交媒體平台和 iCow 等倡議（www.icow.co.ke/)，來自肯亞的一個例子。制度創新將成為可能，導致農民網路比今天更加自組織和靈活。聯合使用類似於 Airbnb 和 Uber 的機器和應用，可以促進播種、維護和收穫操作的私人交換。然而，由於監管機構需要訪問所收集數據的某些方面，因此需要明確的政策和透明的數據管理系統。

資訊通信技術和數據管理可以提供新的方法，來實現盈利、社會接受的農業，從而有利於環境（例如土壤、水、氣候）、物種多樣性以，及發展中國家和已開發國家的農民。但這只能透過積極制訂支持智慧農業必要法律，和市場架構的政策、農業技術支持者，和懷疑論者之間的對話，以及仔細考慮新出現的倫理問題來實現。