Ứng dụng nông nghiệp thông minh trên thế giới và Việt Nam

Nông nghiệp thông minh hay còn gọi là nông nghiệp chính xác với mục tiêu làm cho việc canh tác nông nghiệp rất hiệu quả bởi được kiểm soát một cách chặt chẽ và mang lại lợi nhuận cao hơn trong trồng trọt cũng như chăn nuôi gia súc, nuôi trồng thủy sản.

Có thể khái quát về chương trình nông nghiệp chính xác toàn diện bao gồm 5 nội dung chính, đó là: 1/ Bản đồ công nghệ dùng để mô phỏng, GIS, GPS, cảm biến độ dẫn điện mặt đất, hình ảnh siêu phổ, UAV, xử lý hình ảnh, cơ học (giám sát năng suất, bản đồ năng suất, đất, cây trồng, cỏ dại, và xác định bệnh, định lượng và mối quan hệ của chúng). 2/ Công nghệ cảm biến: ứng dụng GPS, GIS, LED, radar, cảm biến camera, phát triển phần mềm, phát triển độ chính xác (công nghệ điều khiển và cảm biến thời gian thực cho các ứng dụng VRT, bộ điều khiển máy tính và bộ truyền động). 3/ Công nghệ bón phân: GPS, GIS, cảm biến NIR, bộ điều khiển (bộ điều khiển tưới thông minh, độ ẩm đất và cảm biến chất lượng cũng như sinh lý của cây trồng). 4/ Hệ thống thu hoạch chính xác: Cảm biến, bộ điều khiển, máy tính, GPS (hệ thống ra quyết định dữ liệu, hệ thống điều khiển). 5/ Hệ thống thông tin quản lý: điện thoại di động, máy tính, logger dữ liệu (hệ thống hỗ trợ quyết định, cơ sở dữ liệu, mô hình, truyền thông không dây và mạng cảm biến).

Mục tiêu của chương trình nông nghiệp thông minh là nhằm vào việc phát triển và thương mại hóa các công nghệ nông nghiệp chính xác; phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong khoa học nông nghiệp thông qua chương trình nghiên cứu tương thích mang tính quốc tế; tăng cường kết nối với các tổ chức trong và ngoài nước; phát triển mối liên kết với ngành công nghiệp để tiếp cận, chuyển giao công nghệ, phát triển kỹ năng và dịch vụ cộng đồng.

Đức ứng dụng mạnh mẽ thành tựu của cách mạng công nghiệp 4.0, thể hiện qua việc thúc đẩy tích hợp hệ thống Web-Entity, M2M và Mạng lưới vạn vật kết nối internet (Internet of things - IoT), triển khai các dự án nông nghiệp 4.0. Ở Nhật Bản, tập trung vào việc áp dụng công nghệ AI (trí tuệ nhân tạo), tạo các mô hình phối hợp giữa con người và máy móc, sản xuất thông minh. Tại New Zealand, phát triển các hợp tác nông nghiệp quy mô nhỏ, tiếp thị sản xuất toàn cầu, ứng dụng công nghệ thông tin để quản lý sản xuất, quản lý chất lượng. Với mục tiêu quốc tế hóa, Hà Lan đã tập trung đổi mới công nghệ theo hướng tự động hóa, tăng cường hợp tác công nghiệp - nông nghiệp một cách vững vững chắc (Agro Park), hệ thống hỗ trợ sản xuất nông nghiệp ở đây rất hoàn chỉnh. Với thế mạnh về nghiên cứu khoa học nông nghiệp trong điều kiện bất lợi về tài nguyên thiên nhiên cũng như bất lợi về điều kiện khí hậu, thời tiết, Israel đã tập trung phát triển các kỹ thuật đa ngành để khắc phục tình trạng thiếu tài nguyên, phát triển công nghệ tưới nước nhỏ giọt để triển khai sản xuất nông nghiệp trên sa mạc. Còn tại Đài Loan, ngành nông nghiệp đang thúc đẩy phát triển và ứng dụng công nghệ sản xuất nông nghiệp thông minh thông qua liên minh/hội nông dân thông minh, thiết lập cơ sở dữ liệu về kiến thức sản xuất nông nghiệp và hệ thống hỗ trợ dịch vụ, triển khai hệ thống dịch vụ kỹ thuật số hiệu quả và thuận tiện tương ứng với nâng cao hiệu quả tiếp thị thông qua khảo sát và tích hợp công nghệ thông tin, tạo mô hình truyền thông giữa nhà sản xuất với người tiêu dùng một cách sáng tạo.

Ở Việt Nam, dù mới chỉ giai đoạn khởi đầu, nhưng nông nghiệp chính xác đã đem đến một điểm nhấn đáng khích lệ. Trên cơ sở xây dựng mối liên kết giữa các nhà khoa học với nông dân, các cơ quan nghiên cứu đã nắm bắt được những đòi hỏi của thực tiễn sản xuất, nhu cầu của xã hội, từ đó có những nghiên cứu phù hợp và thu được những thành tựu nổi bật. Thực tế cho thấy, các ứng dụng công nghệ có liên quan đến nông nghiệp thông minh ở nước ta nói chung cũng như ở Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng chỉ mới ở bước đầu triển khai, chưa phổ biến rộng rãi, nhưng đã đem lại một số dấu ấn đáng khích lệ. Ví dụ như, công nghệ trồng cây trong nhà kính, nhà màng với hệ thống điều khiển tự động và bán tự động được lập trình sẵn như: chế độ chiếu sáng, nhiệt độ, tưới nước, bón phân, phun thuốc bảo vệ thực vật… Công nghệ trồng cây trong dung dịch (thủy canh), khí canh và trên giá thể cũng bắt đầu trở nên quen thuộc đối với các nhà vườn sử dụng hệ thống nhà màng. Hay, với việc sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt có hệ thống điều áp, có thể sử dụng trên nhiều địa hình khác nhau làm cho việc tưới nước trở nên đơn giản và thuận tiện hơn. Mô hình xưởng cây trồng (Plant Factory) với ứng dụng đèn LED và hệ thống thủy canh, tự động hóa cũng đã bắt đầu được đưa vào sản xuất trên thực tế. Trong lĩnh vực chăn nuôi, có các ứng dụng phần mềm để quản lý sức khỏe, quản lý khẩu phần và dinh dưỡng của từng cá thể vật nuôi; ứng dụng phương pháp BLUP để đánh giá hệ số di truyền của vật nuôi; chọn lọc phôi trong lai tạo và xác định giới tính vật nuôi… Đối với lĩnh vực thủy sản, có các ứng dụng phương pháp Biofloc trong nuôi thủy sản trong nhà màng tự động hóa. Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông (Information and Communicate Technology - ICT) trong nông nghiệp hiện chỉ ứng dụng trong một vài lĩnh vực vẫn chưa sâu, toàn diện và hiệu quả như ứng dụng ICT trong tăng năng suất cây trồng, vật nuôi; cải thiện tính an toàn sản phẩm; tiếp cận thị trường... mặc dù có hơn mười ứng dụng ICT trong nông nghiệp rất đa dạng, phong phú và hiệu quả. Với những mô hình trên, theo đánh giá của các nhà khoa học, trong vòng 5 năm gần đây, công nghệ đã đóng góp khoảng 35% trong giá trị tăng trưởng của nông nghiệp ở nước ta.

Những thách thức lớn cần sớm được tháo gỡ

Thách thức lớn nhất hiện nay đối với nước ta nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, đó là tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu. Do vậy, tính cấp bách hiện nay là việc ứng phó với biến đổi khí hậu như tình trạng nước biển dâng, hạn hán, mưa lũ…; nguồn lợi thủy sản ngày càng ít đi và tình trạng sụt lún, xói lở ngày càng nghiêm trọng, xuất hiện nhiều yếu tố bất lợi cho sản xuất nông nghiệp ở khu vực miền Nam, trong đó có Thành phố Hồ Chí Minh.

Thách thức thứ hai, là tác động của các Hiệp định thương mại tự do (FTA). Cho đến nay, Việt Nam đã ký kết 14 hiệp định thương mại tự do với các khu vực và quốc gia, các hiệp định thương mại đó đòi hỏi nước ta phải sửa đổi lại hệ thống luật pháp, các văn bản quy phạm pháp luật… làm sao phù hợp với chuẩn mực và quy ước quốc tế, các doanh nghiệp phải thay đổi tư duy và quen dần với các quy định và luật lệ quốc tế trong thương mại, đầu tư. Một khi những bước tiến của Việt Nam đều hướng tới sự công nhận của quốc tế thì điều quan trọng là phải giải quyết những vấn đề về môi trường, tính bền vững trong khi đây thường là yêu cầu của các nhà nhập khẩu và cũng được đề cập trong các Hiệp định thương mại tự do FTA.

Thách thức thứ ba, là cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn được gọi là cuộc cách mạng công nghiệp 4.0) cũng đã ảnh hưởng, tác động đến ngành nông nghiệp, công nghệ sinh học thông qua những công nghệ mới nổi và sự đổi mới trên diện rộng được khuếch tán nhanh hơn, rộng rãi hơn so với những lần cách mạng công nghiệp trước. Sự hội tụ của những đột phá công nghệ mới nổi, bao gồm các lĩnh vực trên quy mô rộng lớn có thể kể đến như trí thông minh nhân tạo (AI), rô bốt, mạng lưới vạn vật kết nối internet (Internet of things - IoT), các phương tiện không người lái, công nghệ in 3D, công nghệ nano, công nghệ sinh học, khoa học vật liệu, lưu trữ năng lượng và máy tính lượng tử. Nhiều công nghệ trong số đó đang ở giai đoạn “trứng nước” nhưng đã đạt được bước ngoặt trong sự phát triển bởi chúng dựa vào nhau, tăng cường lẫn nhau bằng sự kết hợp giữa các công nghệ của thế giới vật lý, kỹ thuật số và sinh học. Cuộc cách mạng này tiến triển với một tốc độ theo cấp số lũy thừa và phạm vi của nó rộng lớn hơn nhiều. Các làn sóng đột phá trong các lĩnh vực khác nhau xảy ra đồng thời, từ giải mã trình tự gen cho tới công nghệ nano, từ năng lượng tái tạo đến tính toán lượng tử.

Đối với ngành nông nghiệp của Thành phố Hồ Chí Minh, ngoài 3 thách thức chung của đất nước, Thành phố còn đối mặt với các thách thức riêng có như: Tốc độ đô thị hóa cao, đất nông nghiệp và đất canh tác bình quân đầu người giảm do tăng dân số… đòi hỏi năng suất lao động và hiệu quả thu được trên một đơn vị diện tích đất phải đủ lớn, tạo sự an tâm cho người sản xuất nông nghiệp. Vấn đề quy mô sản xuất nhỏ lẻ, năng suất, độ đồng đều, chất lượng sản phẩm còn hạn chế. Xây dựng chuỗi giá trị ngành hàng chưa xuyên suốt, thiếu đồng bộ; nhiều hợp tác xã, tổ hợp tác trong sản xuất các sản phẩm chủ lực của ngành vẫn chưa làm tốt vai trò liên kết giữa doanh nghiệp với nông dân trong sản xuất, tiêu thụ nông sản; chưa tập hợp được nhiều nông dân tham gia; ngành nghề hoạt động còn đơn điệu; môi trường sinh thái cũng đang bị ô nhiễm ở một số vùng sản xuất nông nghiệp do chất thải công nghiệp, do sử dụng không đúng phân hoá học, hoá chất trừ sâu, gây ô nhiễm đất canh tác, nguồn nước mặt, nước ngầm và ảnh hưởng đến tính an toàn nông sản thực phẩm…

Việc nhìn nhận những hạn chế, yếu kém trong ngành một cách cầu thị sẽ giúp tìm ra các giải pháp, chính sách phù hợp để phát triển nông nghiệp, tái cấu trúc lại ngành cho phù hợp hơn với xu thế phát triển của ngành nông nghiệp trên thê giới... Trong khi đó, phát triển ngành nông nghiệp bền vững và sử dụng công nghệ cao là một trong những mục tiêu chính của ngành nông nghiệp Thành phố. Nắm bắt những xu thế và sự tác động của nó sẽ giúp ngành nông nghiệp có định hướng, điều chỉnh cho phù hợp với xu thế phát triển trên thế giới, đặc biệt là tương thích và phù hợp với định hướng phát triển thành phố Hồ Chí Minh trở thành đô thị thông minh, cụ thể là ứng dụng các thành tựu khoa học - công nghệ vào lĩnh vực nông nghiệp, tái cấu trúc lại ngành nông nghiệp hướng tới sự phát triển ổn định, bền vững và thân thiện với môi trường.

Một số giải pháp nhằm thúc đẩy ứng dụng nông nghiệp thông minh

Trước hết, để ứng dụng nông nghiệp thông minh một cách hiệu quả, Thành phố Hồ Chí Minh phải căn cứ vào kịch bản biến đổi khí hậu, xu hướng tiêu dùng, nhu cầu và cách tiếp cận thị trường trong và ngoài nước, cũng như căn cứ vào trình độ và tập quán sản xuất của người dân địa phương,… Qua đó, đề xuất các giải pháp kỹ thuật cũng như giải quyết các bài toán cho nông sản một cách đồng bộ, tức là giải quyết cả những vấn đề liên quan đến kỹ thuật sản xuất, tái cơ cấu cây trồng vật nuôi, đến công tác tổ chức sản xuất, chế biến, tiêu thụ sản phẩm như: Việc chọn tạo giống chịu khô hạn thông qua việc chuyển đổi các cây trồng kém hiệu quả sang các loại cây trồng cạn, ngắn ngày như rau, màu. Ứng dụng các biện pháp luân canh và xen canh hợp lý, hiệu quả; chú trọng các giải pháp về thủy lợi và giải pháp liên quan đến tổ chức sản xuất kinh doanh như thúc đẩy hình thành, phát triển các hợp tác xã nông nghiệp kiểu mới.

Song song với việc làm trên, các cơ quan chức năng của Thành phố phải xem việc thay đổi về cơ cấu giống cây trồng, vật nuôi, kỹ thuật trong canh tác là những biện pháp cơ bản, có tác động lâu dài đến đời sống và thu nhập của người sản xuất nông nghiệp. Đồng thời, xem việc ứng dụng công nghệ cao trong nông nghiệp là giải pháp hữu hiệu, có giá trị thay đổi căn cơ nền nông nghiệp, nên cần được quan tâm, có những chính sách khuyến khích thúc đẩy phát triển. Để thành công, theo chúng tôi cần đẩy mạnh việc ứng dụng ICT vào nông nghiệp thông qua bốn hệ thống quan trọng gồm:

- Hệ thống thông tin hỗ trợ sản xuất: Hệ thống này được xây dựng trên cơ sở thu thập thông tin và dự báo về tình hình sản xuất nông nghiệp trong nước và một số quốc gia có liên quan. Phần thông tin dự báo thời tiết, dịch bệnh đóng vai trò khá quan trọng trong việc cung cấp cho doanh nghiệp cơ sở để ra các quyết định về sản xuất. Ví dụ: việc cung cấp thông tin dịch bệnh hoặc thời tiết bất lợi như bão, hạn hán… tại một vùng hoặc một quốc gia, lãnh thổ nào đó, sẽ giúp các doanh nghiệp biết được chủng loại hàng hóa nào sẽ dư thừa, hàng hóa nào sẽ thiếu hụt. Từ đó, quyết định điều chỉnh sản lượng sản xuất hoặc điều phối hàng hóa cung cấp cho các vùng chịu ảnh hưởng hoặc chuyển hướng sản xuất sang sản phẩm khác nếu có tình trạng bội thu, được mùa một sản phẩm nào đó. Hệ thống này sẽ kết nối với trung tâm dữ liệu và điều hành của thành phố thông minh.

- Ứng dụng quản lý đất canh tác trên bản đồ số GIS (Geographical Information System - hệ thống thông tin địa lý): Hệ thống dựa trên cơ sở dữ liệu đã được phân tích đối với từng loại cây trồng, vật nuôi, mùa vụ, sự thay đổi của thời tiết, kết hợp với các tinh toán về chi phí, doanh thu dự kiến, để từ đó đưa ra sự lựa chọn và giải pháp bố trí sản xuất, canh tác tối ưu trên khu đất, tính toán được lợi nhuận dự kiến cho từng phương án tổ chức sản xuất. Hệ thống này sẽ giúp ích rất nhiều cho việc quy hoạch các vùng sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, bố trí và quản lý sản xuất nông nghiệp, quản lý được nguồn cung nông sản.

- Hệ thống quản lý chuỗi cung ứng tích hợp truy xuất nguồn gốc sản phẩm và GIS: Hệ thống này dựa trên việc tích hợp công nghệ GIS với việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm theo công nghệ blockchain sẽ mang lại các lợi ích như tuân thủ các quy định mang tính toàn cầu. Quảng bá hướng đến sự bền vững, minh bạch, đáp ứng yêu cầu khách hàng; sử dụng công cụ hỗ trợ hiệu quả chống khủng bố sinh học; trả lời nhanh và tin cậy trong trường hợp có vấn đề liên quan đến sự an toàn và thu hồi sản phẩm. Đáp ứng yêu cầu của đối tác, cả thượng nguồn và hạ nguồn, giúp người mua hoặc người tiêu dùng có thể tìm hiểu về nguồn gốc của sản phẩm, tạo sự an tâm và tin tưởng trong tiêu dùng. Ngoài ra, hệ thống này còn giúp cho các doanh nghiệp quản lý và vận hành tốt hệ thống tổ chức sản xuất - kinh doanh của mình, giúp quản lý và vận hành chuỗi thông suốt, khoa học và hiệu quả.

- Xây dựng và thiết lập hệ thống thông tin thị trường (MIS - Market Information System): Là tất cả các thông tin về mua và bán các sản phẩm và dịch vụ; không chỉ là thông tin về giá cả và số lượng mà còn bao gồm cả các thông tin về thị trường đầu ra và đầu vào của sản phẩm. Trên cơ sở thu thập, xử lý và cung cấp thông tin về diễn biến giá cả, lượng mua, lượng bán, ảnh hưởng của tỷ giá VND, các thông tin trên được thu thập tại các chợ bán sỉ, bán lẻ, tại các cửa khẩu hoặc cảng nhập hàng trong và ngoài nước. Cung cấp thông tin giao dịch giao ngay, các giao dịch tương lai, cung cấp ảnh hưởng của tỷ giá ngoại tệ đối với VND mà cụ thể là USD, EURO, nhân dân tệ, yên Nhật để tạo thuận lợi cho doanh nghiệp đưa ra các quyết định về giá cả và thời điểm phù hợp để đưa hàng ra thị trường. Trên cơ sở đó, các doanh nghiệp cần điều chỉnh và tổ chức lại hệ thống sản xuất, phân phối và lưu kho hợp lý, tăng hiệu quả kinh doanh và tăng thu nhập cho cả chuỗi liên kết. Hệ thống thông tin thị trường thường được thực hiện bởi khu vực nhà nước, có liên quan đến việc thu thập các thông tin cơ bản về giá cả và trong một số trường hợp là các thông tin về số lượng của các nông sản được buôn bán phổ biến từ người sản xuất đến thị trường thông qua các phương tiện thông tin đại chúng. Xem hệ thống này như là một phương tiện hữu hiệu để cải thiện hiệu quả của hệ thống marketing và nâng cao khả năng định giá một cách công bằng hợp lý của các tác nhân trong ngành hàng, đặc biệt là các loại cây trồng, vật nuôi chủ lực của Thành phố như bò sữa, rau an toàn, hoa - cây kiểng, cá cảnh, tôm nước lợ...; giúp nông dân có khả năng lập các kế hoạch sản xuất để đáp ứng nhu cầu thị trường; quyết định sản xuất vào những thời điểm có lợi nhất; quyết định xem thị trường mà họ sẽ mang sản phẩm đến bán và có khả năng đàm phán trực tiếp với các tác nhân khác trong hệ thống marketing. Việc phát triển hệ thống thông tin thị trường cũng mang lại những lợi ích thiết thực cho cả những người kinh doanh nông sản, giúp họ có thể chuyển sản phẩm từ nơi dư thừa sang những nơi thiếu hụt để có thể mang lại lợi nhuận cao nhất./.

-------------------------------------------------

Tài liệu tham khảo:
1. Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (Jica) (11-2015). Dự án hỗ trợ tỉnh Lâm Đồng xây dựng mô hình phát triển nông nghiệp theo hướng tiếp cận đa ngành và cải thiện môi trường đầu tư trong nông nghiệp
2. GTZ (3-2009). Phát triển chuỗi giá trị - công cụ gia tăng giá trị cho sản xuất nông nghiệp.
3. Klaus Schwab (2015) Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Free Press
4. 2. Quyết định 418/QĐ-TTg ngày 11-4-2012 của Thủ Tướng Chính về phê duyệt chiến lược phát triển khoa học và công nghệ giai đoạn 2011- 2020
5. Quyết định số 176/QĐ-TTg ngày 29-01-2010 của Thủ Tướng Chính Phủ về phê duyệt Chương trình phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao thuộc Chương trình quốc gia phát triển công nghệ cao đến năm 2020
6. Từ Minh Thiện (2016). Giải pháp liên kết các khu nông nghiệp công nghệ cao. TP. Hồ Chí Minh
7. Donald J. Bowersox, David J. Closs, M.Bixby Cooper (2009). Supply chain logistic management. Mc Graw-hill international edition
8. GTZ. (2009). Valuelinks manual