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农业的未来

智能农业如何助力实现可持续发展的重要目标

Can smart farming help us reach key sustainability goals?
Plant sensor animation

智能农业能够帮助农民应对气候变化带来的挑战,满足粮食和材料不断增长的需求,同时提供更加可持续的方案。据联合国(UN)统计,农业是全球温室气体排放量第二大的行业。

联合国制定了可持续发展目标,其中之一是到2030年消除饥饿,保障粮食安全,推动农业可持续发展,而要实现这一目标,农业技术可能就是关键因素。

智能农场利用海量数据,结合人工智能(AI)和远程操作,来帮助农民增产,节约资源,降低成本。这些进步有望减少农业对环境的负面影响。但是,它们需要广覆盖的网络,以保证农村地区的互联网接入,这也凸显了改善互联网接入的重要性。

随着人工智能和机器学习, 物联网, 数字孪生, 数字孪生等变革性技术,以及边缘和云计算的广泛应用,农业将迎来新的变革。同时,机器人、无人机扩展现实 等技术不断进步,可以让农民更深入地了解生态系统的状况,从而提高农作物的质量和产量。例如,农民可以在田间佩戴智能眼镜,通过可生物降解的传感器获取数据,从而更有效地管理农业生产规模。

要实现智能农业,连接是至关重要的。有了移动网络平台作为核心,农场就可以从传感器、无人机、机器人和农业设备中实时收集大量数据。这些数据可以帮助农民做出有益的决策、预测和行动,同时也可以得到人工智能(AI)和其他解决方案的支持。

农业社区,无论是在哪个偏远的角落,都需要可靠、高容量的网络覆盖。欧盟的农场占用了1.73亿公顷的土地进行农业生产,这占到了欧盟总土地面积的39%。一种可行的解决方案是使用5G固定无线接入(FWA),它通常比光纤更快、更省钱。

这一举两得——同一个5G网络既可以通过FWA来连接农村的住宅、企业和农场,又可以为农业中的先进技术提供广域的移动连接。这样的连接也保证了所有农村利益相关方都能公平享受数字公共服务。

Connected farm

智能农业

我们可以利用先进的技术和可持续的理念,改变种植作物和材料的方式。

智能农业可以帮助我们更高效地利用资源,更有效地管理废弃物,从而提供更环保的解决方案,减少农业扩张的需求。

这是刻不容缓的。联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the UN)的数据显示,农业扩张是全球90%森林砍伐的主要原因。我们必须重新设计并优化整个生产链,从种子到超市,从餐桌到垃圾桶,避免浪费。我们还必须反思肉类消费,保护森林和海洋,恢复更本土化、更季节性的生产模式。

为了实现可持续发展,我们需要升级智能农场,这虽然需要投入成本,但农业生产的效率提升将会弥补甚至超过基础设施建设的花费。

在美国,爱立信已为爱荷华州的农业和农村社区(ARA)生活实验室提供了关键的定制4G和5G基础设施。这个研究项目关注无线5G技术、无人机(UAV)和无人地面车辆(UGV)的融合,包括自动地面车辆以及摄像头和传感器。

目前,基于一个1550平方公里的5G覆盖区域,爱立信和其合作伙伴已连接了六个农村农业社区,不仅提高了农业生产的效率和精度,还为这些地区的学校、公共服务机构和医疗设施带来了新机会。

投资农村

高速、高性能、安全且可靠的连接是推动农业数字化转型的核心因素,政府应制定一个富有远见的连接议程,在城乡地区普及和应用变革性的5G。

5G FWA可以提供一种成本效益高的光纤部署补充或替代方案,将农村社区连接到充满活力的未来。无处不在的移动连接是我们实现智能农业优势的基础,同时赋予农民自主权,让农业成为世界上各个国家的关键基础设施。

抓住机遇,推动包容,欧盟委员会已批准了复苏与韧性基金(Recovery and Resilience Facility)一项6.8亿欧元的西班牙计划。它将支持在农村地区建设5G网络,为智能农业等领域带来丰富的机会。技术中立(Technology-neutral)的公共资金可以帮助吸引更多的私营部门投资,以确保网络覆盖和性能支持智能农业,连接所有农村地区。

在澳大利亚,农业产业规模高达3160亿(约合2000亿美元)澳元,覆盖了澳大利亚土地面积的55%。未来十年,5G技术的成功应用将极大地促进澳大利亚经济的增长。据德勤经济咨询公司(Deloitte Access Economics)和澳大利亚移动通信协会(Australian Mobile Telecommunications Association)的报告显示,如果加速推进农业领域的5G普及,到2030年,澳大利亚经济价值将多增加150亿澳元(约合100亿美元)。

爱立信委托Analysys Mason进行的研究进一步证实了连接推动的数字化所创造的经济价值,该研究对5G的经济效益进行了量化分析。在研究的所有新兴市场中,农业都是经济的支柱产业,特别是印度,农业占GDP的9%左右,预计在2035年前能够贡献高达294亿美元的累计经济效益。

农村固定无线接入(FWA)的收益成本比高达10:1,而5G在农业领域的收益成本比也达到了8:1。

收获数据 

智能农业将让农民种植更安全、更高效,同时也将产生海量数据。利用网络对这些数据进行管理,数字技术可以协助农业设备的维护,以及土地的分配、管理和生产力,例如作物的效益、产量和技术。

这已经不是遥不可及的未来,而是即将实现的现实, 世界经济论坛 已将植物传感器评为一项顶尖的新兴技术。试想一下,无人机可以自主地飞越农场,传感器可以布满田地的每个角落,收集关于湿度、生长、温度、害虫和疾病检测等关键变量的数据。

将这些信息与天气和卫星图像等互联网服务的数据相结合,将使农民能够精准地安排灌溉、施肥、农药使用和收割等活动,从而提高产量并节约资源。云应用可以在线处理和存储数据,让连接驱动的AI农业设备做出决策。

在肯尼亚,Illuminum Greenhouses利用AI和机器学习(ML)打造了智能温室,他们最近赢得了爱立信创新奖的殊荣。通过他们的专利FarmShield方案,农民们不仅大幅减少了体力劳动的需求,还将产量提升了30%,用水量节省了60%。

利用新的数据,农民们可以根据本地市场的需求,及时做出明智的决定,通过使用现成的消费者数据,避免冗长复杂的分销链。这有助于振兴本地农业,降低分销和物流的碳排放,同时消费者也可以获得更多关于他们食品的信息。

"智能农业的重要性无可置疑。我们以数据为导向的解决方案,结合5G和无缝连接的优势,为日常决策提供支持,从确定播种、耕种、施肥和灌溉的最佳时间,到应对极端天气事件的准备。"

- Gottfried Pessl,Pessl Instruments首席执行官兼创始人

Quote from Gottfried Pessl, CEO & Founder, Pessl Instruments

智能农业的愿景

农业技术正处于创新的时代。例如,开发人员可以探索将特定设备和信息与非常精确的位置和时间关联起来,利用AI快速决策,而且都是以一种标准化的方式。爱立信全球网络平台是基于标准化的组件,无需隔离和限制,能够支持广泛的生态系统,让不同的参与者推动创新。

有了强大的网络作为核心,我们来看看一些智能农业现在的发展示例

地球与空气

联合国的报告显示,目前全球有高达40%的土地因为食物生产造成的破坏而退化,这严重威胁了我们为日益增长的人口提供食物的能力。要大规模监测那些微小的细节,例如土壤健康和空气质量,我们该怎么做呢?

爱立信的土耳其和摩洛哥研究团队打造了一个智能温室,能够监测土壤质量和降雨情况,并利用传感器来检测空气质量、温度、运动、湿度和光照强度。该系统根据一套可定制的规则,自动控制空气加湿、LED照明、灌溉、空气通风等设备。 

传感器在农业环境也能发挥惊人的效果。在爱立信联网红树林(Ericsson Connected Mangroves)的项目中,传感器实时监测土壤、pH值和盐度水平的变化。这些数据帮助了这个地区的管理,使得树木的存活率达到了85%,是使用传感器之前的两倍多。

Smart beehive

蜜蜂的幸福之家

联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization of the UN)的蜜蜂专家告诉我们,蜜蜂是世界上三分之一粮食生产的守护者。但是,蜜蜂群的健康和适应性却在不断下降,对于许多地方的蜜蜂来说,冬天是一场艰难的挑战。蜜蜂虱的侵害、蜂王的丧失、甚至是饥饿,都是威胁蜜蜂生存的主要原因。幸好,我们有了连接技术,可以全年监测蜜蜂群体的状况,及时管理和避免问题。

爱立信在瑞典哥德堡的研究人员就想出了一个创新的解决方案,名为Bee Winged,它利用数据和人工智能来保护蜜蜂。他们收集数据并应用人工智能算法来快速有效地预测风险,以帮助拯救蜜蜂群体。这个解决方案可以应用到多个蜂箱上,研究人员可以看到蜜蜂群的全貌,了解哪些地方的蜜蜂群兴旺,哪些地方的蜜蜂群稀少。这对于各种类型的农民来说是个宝贵的洞察,可以帮助他们了解哪些地方有授粉不良的风险。

Precision farming, watering

精准之道

智能农业运用传感器、GPS和人工智能技术,对田地进行精确的导航和分区,实施智能决策和精细操作,例如,它可以判断出哪些植物缺水,并在那些地方启动灌溉系统。这就是精准农业的内涵。

精准农业覆盖了从轻柔采摘水果到监测害虫和疾病等各个环节,后者有助于减少农药的用量。欧洲环境署(European Environment Agency)指出,过度使用农药是造成环境污染的主要原因,危害生物多样性,且导致慢性疾病。2023年,悉尼大学的一项研究显示,约80%的农药会降解或渗透到作物周边的土壤中。

为了减少农药的使用,欧盟委员会的欧盟委员会的共同农业政策(Common Agricultural Policy)提供了一些“工具”来为农民提供支持,其中包括对精准农业的投资。

有些国家,如爱尔兰,已经提前实现了2030年的农药减量目标,这要归功于精准农业的应用以及其他关键因素。

在意大利风景如画的基安蒂葡萄园,爱立信和Zuchetti Centro Sistemi的团队携手推出了“托斯卡纳的5G”项目,研发了太阳能供电的农业机器人,能够完成土壤管理和葡萄园养护等管理任务。

农业机器人能够利用地理围栏技术进行精准定位,灵活地在葡萄园中移动,通过将高清图像上传到云端进行分析,及时发现葡萄园中的植物病害,减少了农药的使用和浪费。

澳大利亚的农民也在积极利用机器人和人工智能的优势。SwarmFarm Robotics使用人工智能驱动的精准农业,通过识别并只针对单个杂草进行处理,有效地减少了农药对大气层的污染。24/7全天候的杂草控制能力也促进了水资源的节约,小型机器人的运行也降低了土壤的密实度。

这些机器人能够组成“集群”,通过云机器人技术实现协同作业,这都得益于5G的低延迟和高可靠性。

让未来更加环保

Man setting up smart farm device

智能农场利用数字化技术,不仅可以改善我们的农业生产和饮食习惯,还能助力可持续发展目标和社区复兴。但是,这一切都离不开连接的支撑,而农村和农业地区的网络覆盖还有很大提升空间。欧盟委员会在最新的《数字十年》(Digital Decade)报告中,针对数字鸿沟的问题进行了直接回应:

为了让所有人都能享受到数字化带来的机遇和高速活动,我们必须投资连接领域,特别是在农村和偏远地区。

只有在广泛部署高性能网络后,我们才能充分利用田间的传感器、智能的农业设备、节能的精准农业等技术。

我们坚信,技术与自然完美融合的世界指日可待,无论身处何方,作物都能在养分丰富、精心呵护的土壤中茂盛生长。

您的企业和行业如何在当下和未来为这一伟大的使命贡献力量?

作者

Ivan Rejon

Head of Government, Policy Advocacy and Strategy

Gabriel Solomon

Head of Global Advocacy

Matilda Gennvi

Head of Corporate Citizenship

特别致谢:

Edgar Ramos, Lars-Erik Lindberg, Gustav Wikström