Nông nghiệp thông minh 4.0: xu hướng tất yếu và cách tiếp cận

Tính tất yếu phải tiến hành nông nghiệp thông minh 4.0?

Theo nhiều dự báo, cách mạng khoa học kỹ thuật hiện đại sẽ tạo ra các công nghệ hoàn toàn mới là động lực thúc đẩy cho sản xuất phát triển theo chiều sâu, giảm hẳn tiêu hao năng lượng và nguyên liệu, giảm tác hại cho môi trường, nâng cao chất lượng sản phẩm và dịch vụ, thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của sản xuất. Đặc biệt, cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 có nhiều tác động đến đời sống xã hội trên nhiều lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực nông nghiệp; mặt khác do biến đổi khí hậu ngày càng ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất nông nghiệp, đồng thời do yêu cầu tăng dân số trong những thập niên tới làm biến đổi sâu sắc ngành nông nghiệp trên toàn cầu.

TSTrong những thập niên qua, tuy mức độ tăng trưởng của ngành nông nghiệp tương đối cao nhưng vẫn không đáp ứng được vấn đề an ninh lương thực toàn cầu. Dân số thế giới hiện nay khoảng 7,6 tỷ người song tỷ lệ người dân thiếu đói chiếm 12%, khoảng 876 triệu người; dự kiến sẽ tăng lên 9,8 tỷ vào năm 2050; sản xuất nông nghiệp sẽ cần phải tăng 70% để đáp ứng nhu cầu vào thời điểm đó. Như vậy, yêu cầu cấp bách cho ngành nông nghiệp toàn cầu là phải gia tăng năng suất nhằm vừa bảo đảm lương thực thực phẩm ăn đủ no cho số người thiếu đói, song một mặt phải sản xuất các lương thực, thực phẩm có chất lượng cao phục vụ nhu cầu một thị phần rất lớn khoảng 30 đến 35% dân số là ăn ngon, ăn bổ và ăn có tính phòng trị bệnh trên toàn cầu hiện nay sẽ gia tăng đột biến trong tương lai. Như vậy, giải pháp làm như thế nào để bảo đảm an ninh lương thực và chất lượng nông sản phục vụ toàn cầu quả là bài toán vô cùng hóc búa của nhân loại, nhất là trong bối cảnh tình trạng xung đột và bất ổn, dịch bệnh và biến đổi khí hậu đang diễn biến ngày càng phức tạp, khó lường; đó là bài toán đặt ra cho ngành nông nghiệp trên thế giới nói chung, nông nghiệp Việt Nam nói riêng.

Nông nghiệp thông minh trên thế giới làm biến đổi nền nông nghiệp thế giới sâu sắc

Theo Hiệp hội Máy Nông nghiệp châu Âu (European Agricultural Machinery, 2017), đã phân tích quá trình phát triển nông nghiệp trên thế giới đến nay cũng như quá trình phát triển các cuộc cách mạng công nghiệp. Nông nghiệp 1.0 xuất hiện mạnh vào khoảng năm 1910, ở giai đoạn này chủ yếu dựa vào sức lao động và phụ thuộc thiên nhiên do đó năng suất lao động thấp, quy mô sản xuất nhỏ lẻ, quá trình trao đổi thương mại chưa sôi động, chủ yếu tự cung, tự cấp nông sản giữa các quốc gia.

Nông nghiệp 2.0, đó là Cách mạng xanh, bắt đầu vào những năm 1950, mà điển hình là Ấn Độ sử dụng các giống lúa mì lùn cải tiến; giai đoạn mà canh tác kết hợp sử dụng hóa học hóa trong phân bón và thuốc bảo vệ thực vật; cơ khí phục vụ nông nghiệp phát triển, máy cày làm đất và máy móc phục vụ công nghệ sau thu hoạch, quá trình trao đổi nông sản toàn cầu diễn ra mạnh mẽ, từng bước hình thành rõ phân vùng nông nghiệp thế giới.

Nông nghiệp 3.0 diễn ra vào khoảng năm 1990 đã tạo bước đột phá về công nghệ nhờ áp dụng các thành tựu khoa học về công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, thiết bị định vị toàn cầu (GPS), các công nghệ làm đất, công nghệ sau thu hoạch sử dụng rộng rãi trên toàn cầu và từng bước áp dụng các công nghệ điều khiển tự động và cảm biến, giao dịch nông sản thương mại điện tử, từ đó đã góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản; căn cứ vào lợi thế so sánh các quốc gia đã chủ động tham gia chuỗi nông sản toàn cầu; đây là giai đoạn xuất hiện nhanh và nhiều công ty đa quốc gia kinh doanh về nông nghiệp.

Nông nghiệp 4.0, sự phát triển diễn ra đồng thời với phát triển của thế giới về công nghiệp 4.0 là giai đoạn ứng dụng mạnh mẽ các thiết bị cảm biến kết nối internet (IoT), công nghệ đèn LED, các thiết bị bay không người lái, robot nông nghiệp và quản trị tài chính trang trại thông minh... Thuật ngữ nông nghiệp 4.0 được phân tích và sử dụng đầu tiên tại Đức vào năm 2011.

Theo tổng kết của các tổ chức quốc tế, đến nay, các thành phần chủ yếu của nông nghiệp 4.0 được tập trung các nội hàm sau: (1). ứng dụng cảm biến kết nối vạn vật hầu hết các trang trại nông nghiệp (IoT Sensors); các thiết bị cảm biến và thiết bị thông minh được kết nối và điều khiển tự động trong suốt quá trình sản xuất nông nghiệp giúp ứng phó với biến đổi khí hậu, cải thiện vi khí hậu trong nhà kính; (2). Công nghệ đèn LED sử dụng đồng bộ trong canh tác kỹ thuật cao để tối ưu hóa quá trình sinh trưởng, ứng dụng ở các quốc gia có quỹ đất nông nghiệp ít hoặc nông nghiệp đô thị ; (3). Canh tác trong nhà kính, nhà lưới, sử dụng công nghệ thủy canh, khí canh nhằm cách ly môi trường tự nhiên, chủ động ứng dụng đồng bộ công nghệ; (4). Tế bào quang điện (Solar cells) nhằm sử dụng hiệu quả không gian, giảm chi phí năng lượng, hầu hết các thiết bị trong trang trại/ doanh nghiệp được cấp điện mặt trời và các bộ pin điện mặt trời; (5). Sử dụng người máy (Robot) thay cho việc chăm sóc cây trồng, vật nuôi ngày càng trở nên phổ biến, được ứng dụng tại các quốc gia già hóa dân số và quy mô sản xuất lớn; (6). Sử dụng các thiết bị bay không người lái (Drones) và các vệ tinh (satellites) để khảo sát thực trạng thu thập dữ liệu của các trang trại, từ đó phân tích khuyến nghị trên sơ sở dữ liệu cập nhật được để quản lý trang trại chính xác; (7). Công nghệ tài chính phục vụ trang trại trong tất cả các hoạt động từ trang trại được kết nối bên ngoài, nhằm đưa ra công thức quản trị trang trại có hiệu quả cáo nhất. Qua nghiên cứu thực tế một số mô hình trong và ngoài nước, chúng tôi xin được phân tích, chứng minh một số công nghệ ứng dụng phù hợp với quy mô sản xuất nông nghiệp thông minh 4.0 như sau:

Công nghệ đèn LED.

Công nghệ đèn LED thường áp dụng các nước có một trong những đặc thù như: có nền công nghiệp phát triển cao, có nền nông nghiệp hiện đại, những quốc gia dễ ảnh hưởng biến đổi khí hậu hoặc diện tích sản xuất nông nghiệp ít như: Philippines, Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore, Vương Quốc Bỉ, vùng lãnh thổ Đài Loan (Trung Quốc)… Họ đã khai thác công nghệ đèn LED nhằm tăng hệ số sử dụng đất. Đây là công nghệ tạo bước sóng ánh sáng tối ưu nhất, do đó cây trồng được sử dụng ánh sáng hầu như đáp ứng tuyệt đối quá trình sinh trưởng của cây từ lúc trồng đến lúc thu hoạch, vì vậy cây trồng có năng suất tối ưu và chất lượng tốt nhất; đã và đang trở thành công nghệ không thể thiếu để canh tác trong nhà phục vụ ở các khu công nghiệp và nông nghiệp đô thị, để đáp ứng nhu cầu thực phẩm có chất lượng và tuyệt đối an toàn thực phẩm.

Công nghệ robot nông nghiệp sẽ tham gia vào các quá trình tự động hóa nông nghiệp, chẳng hạn như thu hoạch, vận chuyển trái cây, làm đất, nhổ cỏ, gieo trồng, tưới tiêu... Nhờ sử dụng robot mà năng suất lao động cao gấp 50 đến 70 lần so với lao động thủ công và có độ chính xác cao. Ngược lại với công nghệ đèn LED, công nghệ robot thường sử dụng ở các nước có những đặc thù có diện tích đất nông nghiệp rộng, già hóa dân số nhanh, địa hình canh tác bằng phẳng, cây trồng yêu cầu tính thời vụ cao như: Nga, Mỹ, Canada, Australia, Trung Quốc và một số quốc gia trồng cây ăn quả ôn đới châu Âu.

Việt Nam tiếp cận nông nghiệp thông minh như thế nào cho phù hợp?

Mặc dù các thành phần cấu thành nông nghiệp thông minh 4.0 được phân tích nêu trên, song thực tế sản xuất ở Việt Nam tùy thuộc vào vùng sinh thái; loại cây trồng, vật nuôi; quy mô sản xuất, do đó chủ trang trại không nhất thiết phải ứng dụng tất cả các thành phần công nghệ nêu trên mà có thể sử dụng bốn đến năm thành phần công nghệ phù hợp với mục tiêu, yêu cầu sản xuất của trang trại; phải hướng đến mục tiêu hiệu quả kinh doanh là chính, song việc ứng dụng IoT là công nghệ cốt lõi cần và đủ phải sử dụng ở tất cả các trang trạng nông nghiệp thông minh 4.0.

Qua nghiên cứu thực tế các mô hình trong và ngoài nước và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học và chỉ đạo thực tiễn sản xuất, chúng tôi đưa ra khái niệm: Nông nghiệp thông minh là nông nghiệp mà trong suốt quá trình sản xuất ứng dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại; sử dụng các thiết bị thông minh được kết nối mạng bên trong và bên ngoài của trang trại/doanh nghiệp dựa trên nền tảng công nghệ thông tin để quản lý nông nghiệp an toàn thực phẩm, hiệu quả và bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế ( Phạm S, 2014).

Như vậy theo khái niệm này, nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao chưa hẳn là nông nghiệp thông minh, nhưng nông nghiệp thông minh phải là trên cơ sở nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, đây là vấn đề cốt lõi để nhận diện nông nghiệp thông minh từ đó có cách tiếp cận phù hợp hiệu quả phù hợp với yêu cầu phát triển nông nghiệp Việt Nam trong quá trình biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế. Trước yêu cầu cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, chúng ta không thể đứng ngoài cuộc mà phải tiếp cận nhanh song không nóng vội chạy theo phong trào; theo phương châm: “Đi ngay, đi nhanh và đi chính xác (lựa chọn cây trồng vật nuôi có lợi thế so sánh, công nghệ ứng dụng phù hơp và mục tiêu sản xuất kinh doanh là chính)”.

Cũng tương tự nhiều nước đang phát triển trên thế giới và khu vực Đông - Nam Á, đến nay Việt Nam chưa có các mô hình Nông nghiệp 4.0 hoàn chỉnh theo khái niệm nêu trên. Song thực tế hiện nay, cũng có những nhà cung cấp công nghệ IoT và những trang trại, doanh nghiệp nông nghiệp ứng dụng IoT trong nông nghiệp thông minh, đây là những cơ sở hạ tầng quan trọng để Việt Nam tiến hành nông nghiệp 4.0 với thời gian ngắn trong tương lai.

Đối với nhà cung cấp, qua nghiên cứu ở Việt Nam hiện nay có khoảng chín nhà cung cấp giải pháp IoT chính thức như: Công ty cổ phần dịch vụ công nghệ IoT – IoT Group, Công ty công nghệ DTT, tập đoàn FPT, Công ty Konexy, Công ty Hachi, Công ty Rynan Smart Fetilizer, Công ty TNHH Mimosa Technology, Công ty Microsoft Việt Nam, Agricheck.. Việc ứng dụng IoT cho nông nghiệp giúp người nông dân tăng năng suất, giảm chi phí và tránh rủi ro vụ mùa và chủ động thị trường; thông qua đó giúp phát triển nông nghiệp sạch, an toàn và bền vững. Tuy nhiên, hiện nay chi phí ban đầu để thực hiện giải pháp IoT khá cao, bởi chưa có doanh nghiệp nào sản xuất các thiết bị phần cứng, các thiết bị phù hợp với sản xuất nông nghiệp Việt Nam nên chủ yếu phải nhập ngoại từ Israel, Nhật Bản, Đức, Thái-lan và Đài Loan (Trung Quốc).

Đối với nhà ứng dụng công nghệ IoT đã xuất hiện mạnh mẽ trong vòng năm năm trở lại đây; xuất hiện cả các mô hình nghiên cứu và sản xuất kinh doanh ở các viện nghiên cứu, trường đại học, các doanh nghiệp và trang trại ở nhiều vùng sinh thái và trên nhiều loại cây trồng, vật nuôi như: Học viện Nông nghiệp Hà Nội, Trường đại học Nguyễn Tất Thành, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, Khu NNUDCNC thành phố Hồ Chí Minh, Tập đoàn TH True Milk, Trung tâm Giống vật nuôi thành phố Hồ Chí Minh, các dự án rau sạch của Tập đoàn Vingroup triển khai tại Hải Phòng, Quảng Ninh và Lâm Đồng, Tập đoàn Thành Thành Công, Công ty Dalat Hasfarm, Trung tâm nghiên cứu và thực nghiệp nông nghiệp Đà Lạt thuộc Tập đoàn Lộc Trời, Trường CĐ nghề kỹ thuật công nghiệp Việt Nam – Hàn Quốc, Công ty cổ phần nông nghiệp U&I, Công ty cổ phần thủy sản Việt Úc, Công ty cổ phần Ba Huân… Đến nay, cả nước có khoảng 30 trang trại/ doanh nghiệp ứng dụng IoT, trong đó ở tỉnh Lâm Đồng có khoảng 15 doanh nghiệp/ trang trại.

Tiếp cận từ thực tiễn Lâm Đồng

Trên cơ sở phát triển nông nghiệp ứng dụng cao, trong những năm gần đây, các doanh nghiệp/trang trại ở Lâm Đồng đã tiếp cận ứng dụng công nghệ IoT trong sản xuất nông nghiệp tạo đột phá, song chủ yếu ứng dụng ở các trang trại trồng rau, hoa, dâu tây đã cho doanh thu từ 5 đến 8 tỷ đồng/ha/năm, nhưng quy mô sản xuất còn nhỏ lẻ, các doanh nghiệp điển hình như: Công ty cổ phần chè Cầu Đất - Đà Lạt, Công ty TNHH Long Đỉnh, Công ty TNHH Trường Hoàng, Công ty TNHH trang trại Langbiang, Công ty cổ phần sinh học Rừng hoa Đà Lạt, công ty TNHH Đà Lạt GAP, Trung tâm nghiên cứu khoai tây, rau và hoa Đà Lạt, trang trại Định farm, trang trại Vương Đình Phi…

Đặc biệt Cầu Đất Farm bắt đầu sản xuất nông sản sạch từ hai năm trước bằng phương pháp thủy canh trên một hệ thống nhà vườn rộng 7 ha. Toàn bộ hệ thống nhà vườn do nhân viên của Cầu Đất Farm lắp ráp, đầu tư hệ thống thông minh quản lý mỗi ha nhà vườn vào khoảng 2,7 tỷ đồng. Đến thời điểm hiện tại, Cầu Đất Farm sở hữu nông trại ở Đà Lạt có quy mô lớn, kết nối hệ thống phát triển rau sạch bằng các giải pháp nông nghiệp thông minh, ứng dụng IoT trong nhiều khâu của quy trình trồng trọt và tiêu thụ lớn nhất Việt Nam. Toàn bộ hệ thống được thiết kế đồng bộ, bảo đảm yêu cầu kỹ thuật cho trang trại như quạt, rèm vách, cắt nắng, bơm tưới, châm dinh dưỡng, điều chỉnh EC và PH; hệ thống camera giám sát 24/24, để ghi lại hình ảnh cây trồng, giám sát quy trình chăm sóc, phát triển của cây. Đối với hệ thống giám sát, điều khiển qua internet có chức năng: Cung cấp hệ thống giám sát nhà kính qua website, mobile application; Giám sát realtime các thông tin nhà kính, quan sát camera. Hệ thống này cũng tự động phân tích dữ liệu môi trường, đưa ra cảnh báo, lệnh điều khiển bảo đảm môi trường cây phát triển, đưa ra quy trình cho cây trồng phát triển, nâng cao năng suất. Hệ thống này có thể tự động kiểm soát độ ẩm, nước, phân, kiểm soát chất lượng rau, cà chua và các loại nông sản trên một quy mô lớn, ứng dụng toàn diện từ khâu sản xuất đến thương mại điện tử trong tiêu thụ nông sản và phát triển mô hình du lịch canh nông.

Mô hình ứng dụng IoT toàn diện chuỗi sản xuất tiêu thụ tại Cầu Đất Farm.

Qua phân tích nêu trên cho thấy, hạ tầng cung ứng công nghệ và quản trị doanh nghiệp IoT bước đầu đã tiếp cận, là cơ sở quan trọng tiếp tục phát triển để Việt Nam trở thành một trong những quốc gia thành công trong nông nghiệp thông minh 4.0 trong những năm tới. Nhằm để nông nghiệp thông minh 4.0 phát triển hiệu quả phù hợp với điều kiện ở Việt Nam, chúng tôi xin đề xuất một số nội dung cơ bản như sau: (1) Chính phủ cần tiếp tục có những chính sách khuyến khích các tổ chức và cá nhân huy động các nguồn lực nhằm tạo đột phá nông nghiệp thông minh với lộ trình và nguồn lực hợp lý; (2) các cơ quan trung ương, địa phương, các doanh nghiệp và bà con nông dân cần bám vào Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 để làm cơ sở tiếp cận và triển khai sát điều kiện cụ thể của ngành, của địa phương, của doanh nghiệp và trạng trại của mình; (3) tiếp tục làm tốt công tác đào tạo nguồn nhân lực, đặc biệc là nguồn nhân lực có chất lượng cao để chủ động trong quá trình tiếp cận nông nghiệp 4.0; (4) mở rộng hợp tác quốc tế để tiếp cận trình độ khoa học công nghệ và cách quản trị của họ để tiếp thu trình độ công nghệ thế giới nhằm rút ngắn thời gian, song hiệu quả sản xuất mang lại bất ngờ; (5) tăng cường khả năng dự báo thị trường làm cơ sở định hướng sản xuất; (6) tiếp tục xây dựng và quảng bá các thương hiệu nông sản trở thành thương hiệu quốc gia có sức cạnh tranh cao trên thị trường trong và ngoài nước; (7) tiếp tục ban hành những chính sách sát thực tiễn sản xuất, có “tính sống cao” nhằm huy động các nguồn lực để tiến quân vào cuộc cách mạng nông nghiệp 4.0, từ đó chủ động đầu tư công nghệ phù hợp với từng vùng sinh thái và quy mô sản xuất để tạo ra một luồng sinh khí mới Việt Nam có những mô hình nông nghiệp 4.0 có quy mô lớn, tạo ra nông sản độc đáo, an toàn thực phẩm, sức cạnh tranh cao vào năm 2020.

Đối với tỉnh Lâm Đồng, trên cơ sở thực hiện thành công chương trình nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao giai đoạn 2004-2015, nhằm đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế và thích ứng với biến đổi khí hậu, Tỉnh ủy Lâm Đồng đã ban hành Nghị quyết số 05/NQ-TU về phát triển nông nghiệp toàn diện, bền vững và hiện đại giai đoạn 2016 -2020 và định hướng 2025; đồng thời UBND tỉnh Lâm Đồng cũng ký quyết định số 740/QĐ-UBND ban hành Đề án hỗ trợ khởi nghiệp tỉnh Lâm Đồng đến năm 2020, theo đó kèm theo các chính sách hỗ trợ khởi nghiệp nói chung, trong đó có khởi nghiệp nông nghiệp thông minh nói riêng, với mức hỗ trợ cho mỗi dự án 50% cho tư vấn dịch vụ đào tạo nguồn nhân lực, sỡ hữu trí tuệ…; hỗ trợ 50% chi phí áp dụng khoa học công nghệ mới; hỗ trợ 3% lãi suất sau đầu tư (thời gian hỗ trợ tối đa 36 tháng kể từ khi các tổ chức tín dụng hoàn thành thủ tục vay); hỗ trợ vay vốn Quỹ hỗ trợ khởi nghiệp, Quỹ phát triển KHCN, Qũy khuyến công… nhằm tạo đột phá nông nghiệp thông minh.Với những chính sách sát thực tế và phát huy mọi nguồn lực, chúng tôi hy vọng rằng tỉnh Lâm Đồng sẽ có nhiều trang trại/doanh nghiệp nông nghiệp thông minh 4.0 vào năm 2019.