Khi cánh chuồn chuồn không chở tin thời tiết
Số lượng ngày càng tăng của các nhà sản xuất nông nghiệp có kỹ năng công nghệ đang hướng đến việc triển khai nông nghiệp số hóa vì lượng dữ liệu được tạo ra trên trang trại ngày càng tăng theo hàm mũ. Máy móc nông trại, cảm biến và công nghệ kỹ thuật số hiện đang tạo ra một lượng lớn dữ liệu về tình trạng của đất, nước, cây trồng, vật nuôi và đồng ruộng.
Sự tăng trưởng dữ liệu này, còn được gọi là dữ liệu lớn (big data), có các đặc điểm chính bao gồm:
• Khối lượng (volume): Kích thước của tập dữ liệu - Tại Việt Nam, diện tích đất nông nghiệp chiếm khoảng trên 27,3 triệu ha, tương đương với 80,4% tổng diện tích Việt Nam, đóng góp 24% GDP, sử dụng hơn 47% lực lượng lao động của quốc gia,
• Tốc độ (velocity): thời gian của dữ liệu đến hệ thống cần xử lý - cảm biến và máy móc đang ghi dữ liệu mỗi giây cần xử lý để ra quyết định,
• Đa dạng (variety): Dữ liệu từ nhiều nguồn hoặc nhiều loại - nhiều nhà cung cấp dữ liệu, các nhà sản xuất, các công ty công nghệ nông nghiệp đều cạnh tranh bằng các loại dữ liệu và định dạng, dữ liệu không gian, hình ảnh vệ tinh, mẫu đất, dữ liệu khí hậu…
• Tính xác thực (Veracity): Một trong những phần quan trọng nhất đối với 4 V’s trong nông nghiệp, là tính xác thực hay chất lượng của dữ liệu.
Phân tích dữ liệu lớn khác với phân tích dữ liệu truyền thống nằm chủ yếu trong thách thức được đưa ra bởi khối lượng, vận tốc và sự đa dạng của dữ liệu đang được xử lý. Để giải quyết các yêu cầu riêng biệt đối với dữ liệu lớn, các phương pháp tính toán, lên kế hoạch và phân tích khác nhau được áp dụng thường xuyên để tổ chức các hoạt động và nhiệm vụ liên quan đến việc thu thập, xử lý, phân tích và đưa ra quyết định từ dữ liệu.
Dữ liệu lớn được lưu trữ tại nông trại, trên máy tính, dữ liệu đám mây, trong máy móc và trong các trung tâm cung ứng dữ liệu. Dữ liệu lớn được tích lũy theo thời gian sẽ giúp cho nông dân được hưởng lợi từ các chương trình tính toán và dự báo trong nông nghiệp.
Tiến sĩ Nguyễn Kỳ Tài
Trước đây, người nông dân có thể đánh giá và ra quyết định dựa trên kinh nghiệm cá nhân bằng cách quan sát cánh đồng nhỏ bằng cách đi dọc theo cách đồng dùng mắt theo dõi tình trạng cây trồng. Tuy nhiên hiện nay, các kinh nghiệm không còn chính xác vì khí hậu thay đổi bất thường, chất lượng đất không ổn định do lạm dụng phân bón và thâm canh. Thậm chí thành phần dinh dưỡng, độ ẩm và các thông số khác của đất cũng khác nhau theo từng vị trí trên cánh đồng. Nếu vẫn áp dụng việc canh tác tưới tiêu và bón phân giống nhau cho cùng 1 cánh đồng sẽ dẫn đến có chỗ đủ, thiếu hay thừa. Kết quả là năng suất và chất lượng không đồng đều.
Do đó, việc thu thập và xử lý dữ liệu theo thời gian thực để giúp nông dân lên kế hoạch và đưa ra những quyết định tốt nhất về trồng trọt, tưới tiêu, bón phân, kiểm soát sâu bệnh và thu hoạch cây trồng. Các cảm biến cố định và không dây được đặt trên cánh đồng được sử dụng để đo nhiệt độ, độ ẩm của đất và không khí, sự phát triển của cây trồng. Ngoài ra, video và hình ảnh của các cánh đồng được thực hiện bằng hình ảnh vệ tinh và máy bay không người lái.
Những dữ liệu thu thập này được sử dụng để xây dựng các mô hình và mô phỏng có thể dự đoán các điều kiện trong tương lai. Kết quả phân tích có thể dùng để hỗ trợ nông dân quyết định trồng cây nào, ở đâu và khi nào, xác định vị trí, phương pháp/công cụ để thu thập và phân tích dữ liệu trong thời gian thực. Kết hợp với thời tiết, những kết quả này có thể được sử dụng để điều chỉnh chính xác các ứng dụng tưới tiêu và bón phân. Tất cả các thông số về đất, tình trạng cây trồng và dự báo về sâu bệnh đều được số hóa theo tọa độ trên bản đồ. Hiện trạng của đất, sâu bệnh và cây trồng có thể cập nhật theo thời gian nên tất cả diễn biến trên cánh đồng đều có thể theo dõi và kiểm soát kịp thời.
Ứng dụng nông nghiệp số hóa sẽ hỗ trợ nông dân và các công ty nông nghiệp:
(1) Nâng cao chất lượng và an toàn thực phẩm cho thị trường trong nước và quốc tế.
(2) Nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, giảm thiểu được nguyên liệu sản xuất.
(3) Cải thiện sức khỏe con người và dinh dưỡng thông qua nghiên cứu về hệ thống canh tác tích hợp.
(4) Giảm đầu vào của hóa chất và phân bón trên mỗi đơn vị sản xuất với một môi trường sạch hơn, sản xuất an toàn hơn, cải thiện sức khỏe đất, và các hệ thống sản xuất bền vững có lợi hơn.
(5) Giảm khí thải nhà kính, và tối đa hóa việc khai thác hiệu quả chất thải từ sản xuất cây trồng và động vật, và nuôi trồng thủy sản.
(6) Quản lý tác động của biến đổi khí hậu trong nông nghiệp.
(7) Nâng cao kỹ năng, sinh kế và thu nhập của nông dân nhỏ, bao gồm cả đồng bào dân tộc thiểu số ở miền núi. Các dân tộc thiểu số có đất sản xuất ít hơn, trong khi họ phụ thuộc nhiều hơn vào nông nghiệp di canh và có ít việc làm ngoài trang trại, khả năng tiếp cận thị trường thấp hơn và lợi nhuận từ thị trường kém hơn.
Làm sao để các nông dân có diện tích canh tác nhỏ có thể ứng dụng kỹ thuật mới?
Về nông nghiệp và phát triển nông thôn, gần 70% dân số được phân loại là hộ nông dân nhỏ có lợi nhuận thấp, chất lượng sản phẩm và an toàn thực phẩm không thể kiểm soát, và hạn chế về đổi mới công nghệ.
Chính phủ Việt Nam đang tìm cách phát triển các công nghệ mới trong nông nghiệp để hỗ trợ nông dân nhỏ nhằm tăng năng suất và chất lượng cây trồng; giảm bớt công lao động; tiết kiệm nước, phân bón và các yếu tố sản xuất đầu vào để cải thiện việc sản xuất cho nông dân.
Phương pháp nào để biến điều này thành hiện thực vẫn cần sự hợp tác và thực hiện từ cơ quan quản lý, đơn vị nghiên cứu, công ty công nghệ và hộ nông dân. Tất cả những công nghệ mới dùng trong việc lập kế hoạch và sản xuất đều đòi hỏi thiết bị mới, cơ sở dữ liệu, cùng với kỹ năng sử dụng. Chi phí để thực hiện sẽ rất tốn kém. Đầu tư cho việc này có thể nằm ngoài khả năng của các hộ nông dân nhỏ.
Tuy nhiên, có một cách có thể ứng dụng công nghệ cho nông dân, khởi đầu với 1 thiết bị máy tính bỏ túi đó là điện thoại thông minh. Nhũng ứng dụng công nghệ sẽ được tải xuống điện thoại để người dùng có thể tiếp cận với những công nghệ mới. Để các ứng dụng công nghệ này hoạt động thì cần phải có dữ liệu cung cấp các thông số cần thiết theo thời gian và vị trí của vùng đất canh tác. Một số thông tin miễn phí như dự báo thời tiết và ảnh vệ tinh miễn phí, người dùng có thể sử dụng trực tiếp. Ảnh vệ tinh có thể giúp nông dân thực hiện tốt hơn, nhanh hơn và hỗ trợ sâu hơn về tình trạng cây trồng của họ. Lợi ích của ảnh vệ tinh giá rẻ hay miễn phí là nông dân có thể quản lý các vùng cây trồng bằng cách đơn giản nhất là nhìn trên ảnh vệ tinh để thấy được sự khác nhau giữa 3 vùng với năng suất: thấp, trung bình và cao.
Các dữ liệu chi tiết hơn như tình trạng thổ nhưỡng, pH và độ ẩm của đất, tình trạng sức khỏe cây trồng, tình trạng sâu bệnh,… đòi hỏi phải có chi phí để mua thiết bị thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, phân tích và ra quyết định. Các thông tin này sẽ được cung cấp bởi các đơn vị nghiên cứu và/hoặc các công ty công nghệ về nông nghiệp của nhà nước và tư nhân.
Đề xuất hướng phát triển ứng dụng công nghệ cho sản xuất nông nghiệp
Các hợp tác liên ngành cần được khởi xướng thông qua chương trình nghiên cứu và phát triển nông thôn vì lợi nhuận cho nông dân sẽ tạo ra sự tương tác đáng kể, chia sẻ kiến thức và hợp tác giữa các nghiên cứu và sản xuất.
Nghiên cứu nhu cầu trong sản xuất nông nghiệp để xây dựng các ứng dụng công nghệ, có thể bao gồm:
• Giám sát: sử dụng các cảm biến theo dõi đất và cây trồng, máy theo dõi tốc độ tăng trưởng và tình trạng của cây trồng, và thương mại hóa các cảm biến này để giảm giá thành.
• Lập kế hoạch và dự báo - nâng cao các công cụ lập lịch trình, viễn thám và sự thích ứng của các công cụ này với các hệ thống sản xuất.
• Tự động hóa - cải tiến các thiết bị hiện có và tích hợp chúng vào các hệ thống công nghệ thân thiện với người dùng.
• Rủi ro khí hậu - quản lý tốt hơn hạn hán, lũ lụt và nguồn nước.
• Thiết kế để áp dụng - kết hợp khoa học xã hội để thiết kế các giải pháp "có thể áp dụng" cho sản xuất, chế biến sau thu hoạch, lưu kho, và phát triển thị trường.
• Phát triển năng lực - xây dựng mạng lưới trang trại được tối ưu hóa và phát triển tiềm năng dựa trên nguồn nước, lao động, năng lượng, dinh dưỡng và lợi nhuận ròng để tối ưu hóa sản xuất với các loại cây trồng khác nhau.
Đầu tư hơn nữa vào các chủ đề này sẽ duy trì đà phát triển của kỹ thuật tiến bộ trong lĩnh vực nông học để tạo ra lợi nhuận và năng suất, đồng thời tối ưu hóa tính bền vững của sản xuất.