编者按：Plug&Play日前发布2020年农业科技趋势报告，阐述了农业科技方向的一些热点议题，比如AIOT、农机自动化、现代温室、垂直农业等，每个细分领域还附上了相关的企业案例，帮助理解“技术+场景”的创新逻辑。作为一家创新生态平台型公司，Plug&Play在2006年诞生于美国硅谷，通过独角兽加速计划、大企业创新、直接投资等方式推动新经济公司的成长，覆盖领域包括农业食品、TMT、消费、供应链等。

创新在现代农业中比以往任何时候都更为重要。整个行业正面临着巨大的挑战，包括供应成本上升、劳动力短缺，以及消费者对透明度和可持续性偏好的改变。农业企业愈加认识到，面对这些挑战，需要寻求新的解决办法。

在过去的10年里，农业技术的投资有了巨大的增长，在过去的5年里有67亿美元的投资，仅去年一年就有19亿美元。主要技术创新集中在室内垂直农场、自动化和机器人技术、畜牧技术、现代温室实践、精准农业和人工智能以及区块链方面。

室内垂直农场可以定义为：在封闭和受控的环境中种植堆叠在一起的农产品的实践。使用垂直安装的种植架，与传统的种植方法相比，它大大减少了种植作物所需的土地空间。

这种种植方式经常与城市和城市农业联系在一起，因为它能够让作物在有限的空间内茁壮成长。其另一个独特之处在于，有些农场的种植不需要土壤。该模式下的种植方式大多数是水培，也就是把蔬菜种植在富含生长营养的水缸里，也有气培的，即植物的根被系统地喷洒上水和营养物质。另外，自然光也被人工种植灯代替。垂直农场的重要性体现在哪些方面？

1.可靠的收成和最高的作物产量

最近农业领域的技术进一步提升，使得垂直农场能够控制作物种植的每一个方面。像光线、湿度和水这样的变量全年都可以精确测量，并且能够得到24/7的可靠产量。

2.减少劳动力成本

劳动力一直是农业的痛点——这是农业中花费最多的方面之一，并且该行业目前正面临劳动力短缺的问题。通过使用机器人来处理种植、收割和运输，垂直农业可以显著降低劳动力需求，从而降低成本。

3.优化节能

建立垂直农场能够显著减少水和能源的使用，进而优化节能。研究表明，垂直农场比传统农场少用70%的水，这在干旱易发区有很大优势。

4.可持续、环保的增长

与传统种植方法相比，室内垂直农场占用的土地空间要少得多，因此在当地的城市农业中心很有吸引力。随着供应链的减少，食物可以更快、更新鲜地被送到消费者的餐桌上，同时也减少了它在地球上的碳足迹。

5.减少杀虫剂或除草剂的使用

由于室内垂直农场与外部环境完全隔绝，几乎没有害虫。因此，几乎不需要杀虫剂或除草剂。种植的食品更健康、更安全，而且是经过认证的有机食品，这一点对消费者更有吸引力。

创业公司代表——Aerofarms 

这家位于新泽西的初创公司已经开发出了一种空气仿生种植系统，作物可以在没有土壤和阳光的情况下在任何地方生长。事实证明，Aerofarms公司使用的水减少了95%，土地利用率提高了390倍，每季有30种作物，甚至产品的味道也变得更好了。每一株植物都有超过13万个数据点进行监测，通过这些数据点可以对作物的生长情况预测分析、审查和测试，以改进它们的生长系统。由于有了远程监测和控制，在一定程度上减少了与传统农业有关的典型风险。

创业公司代表——Iron Ox

Iron Ox 是第一个（几乎）完全由机器人运营的垂直农场。该公司已经开发了两个机器人系统：一个轮式机器人在仓库周围移动种子托盘，一个机械手臂从每个托盘上拿起单独的植物并移动它们。他们的水培种植系统比传统农业少用了90%的水，而每英亩土地的作物产量是传统农业的30倍。

农场自动化，通常与“智能农业”相联系，是一种提高农场效率并使作物或牲畜生产周期自动化的技术。

越来越多的公司正致力于机器人创新，以开发无人机、自动拖拉机、机器人收割机、自动浇水和播种机器人。

虽然这些技术是很新的，但在该行业中越来越多的传统农业公司已经将农业自动化应用到他们的生产过程中。垂直农场的重要性体现在哪些方面？

1.收割自动化

收获水果和蔬菜一直被证明是一个很难自动化的问题。收割机器人必须小心搬运农产品，避免碰伤和损坏。像Agrobot这样的公司已经成功地开发出了第一款机器人，它可以温和地收获传统上易坏的农产品，同时仍然满足质量标准。

2.自动拖拉机

自动牵引车可以远程控制，甚至可以预先编程，让生产者完全自主操作。拖拉机自动化套件正在开发，用最先进的无人驾驶技术和实施控制对现有拖拉机进行改造，使农民更容易实现自动化。

3.播种、除草

用于播种和除草的机器人可以瞄准特定的作物区域。在播种时，这可以很容易地减少劳动力的投入。除草机器人还能精准除草，通过计算机视觉技术减少90%的农药使用量。

4.无人机

无人机可以用来远程监控情况，甚至可以用它施用化肥、杀虫剂等。它们还可以通过图像和红外分析快速并经济有效地识别问题区域，帮助农民及早诊断问题。

创业公司代表——Abundant Robotics

Abundant公司的机器人技术能够解决农业中最困难的工作。该公司的机器人研究人员，在许多领域都有了新的突破。在过去的两年里，他们一直专注于农业领域的难题，并从SRI国际公司中剥离出来，在成功研究的基础上生产产品。该公司的客户努力寻求解决紧急问题的方法，并且非常认可该公司提出的解决方案。

创业公司代表——Blue River Technologies

Blue River Technologies公司利用计算机视觉和机器人技术为农业行业构建智能解决方案。他们的See & Spray技术只在需要的地方精确地喷洒除草剂，能够使世界上每一种植物都发挥其价值。这项技术为农民提供了一种控制和预防杂草的新方法，同时也减少了90%的除草剂使用量。

畜牧技术可以提高或改善牲畜的生产力、健康状况或对其的管理。过去8-10年的新技术的发展为畜牧业带来了巨大的进步，使追踪和管理牲畜变得更加容易，同时数据也更加重要。畜牧技术可以以营养技术、遗传学、数字技术等形式出现。

传感器和数据技术对当前的畜牧业有巨大的影响。它可以通过检测生病的动物并且智能识别改进的空间来提高家畜的生产力和健康状况。计算机视觉使我们能够得到各种各样的有效的数据，这些数据将被总结成有意义的、可操作的内部信息。数据驱动有利于更好、更有效和及时的决策，从而提高家畜群的生产力。

传感器技术正在开发中，用来实时监测牛奶质量、健康状况和孕激素。此外，还存在虚拟围栏，可以将戴着传感器的动物从牧场的一个区域远程转移到另一个区域。机器人技术在这个行业也在快速发展，它解决了传统牲畜农场劳动力短缺的问题。12%的奶牛场目前使用机器人，预计在未来5年内将增长到20%。

创业公司代表——Cainthus

Cainthus目前正在为奶牛场开发世界上最先进的技术，对动物、农民和食品生产都具有变革意义。利用计算机视觉和人工智能识别健康、生殖和环境变化，将视觉信息转化为可操作的数据。

创业公司代表——Rex Animal Health

Rex Animal Health的使命是帮助畜牧生产者和农民提高生产力，预测、预防和精确管理畜群中的疾病，从而供应全世界的肉类消费。他们建立了一个关于这些牲畜临床、健康、性能和遗传数据的最大数据库。此外，农业综合企业可以利用这些数据来了解他们的供应链，从而确定潜在的食品传播疾病的来源，找到最高效的生产者，在大宗商品交易中设定价格，并评估风险，以增加食品供应链的透明度。

如今，越来越多的温室出现了，它们的特点是大规模的、资本注入的、以城市为中心的。随着市场需求的急剧增长，它在最近几年也有了明显的发展趋势。现代工厂变得越来越注重技术，会使用LED发光二极管和自动控制系统，让作物更好地适应成长环境。

成功的温室企业正在扩大规模，并将其设施设在城市中心附近，以满足对当地食品日益增长的需求，无论在什么季节都一样。为了完成这些壮举，温室产业投入更多的资金，利用风险投资和其他资源来建设必要的基础设施，以在当前的市场竞争中获得优势。

总的来说，全球温室市场目前每年生产近3500亿美元的蔬菜，其中美国的产量占不到1%。如今，随着技术的进步，这个行业正前所未有地蓬勃发展。越来越多的大棚出现了，它们的特点是大规模的、蜂窝式的、以城市为中心的。

最近温室产业转型的一个主要方向是智能温室市场的兴起。智能温室的特点是先进的技术水平和控制能力，能够进一步优化生长条件。这些技术包括在多云天气和夜间提供节能补充照明的LED生长灯，以及一组智能传感器，在植物或生长环境出现问题时进行探测，并触发不同控制系统的响应。

创业公司代表——BrightFarms

BrightFarms通过在大都市地区融资、建设和经营温室农场，在全国范围内种植本地农产品。他们与附近的食品连锁店合作，使公司能够快速有效地消除传统食品供应链中的时间、距离和成本问题。BrightFarms的温室由水培系统组成，利用自然光和人造光来种植作物。它的明显优势是产品到达商店的距离很近，从而实现了可持续地节约能源，降低成本。它的运作比传统的种植方式少用80%的水，少用90%的土地，少用95%的船运燃料。

创业公司代表——Babylon Micro-farms

巴比伦微型农场提供了一种“按需”的室内农业服务，比以往任何时候都更容易促进可持续室内农业的发展。他们的农场种植新鲜农产品的速度是传统农业的两倍，农业用水比传统农业少90%，而且没有使用杀虫剂或有害化学物质。他们的商业模式极大地降低了与室内农业相关的前期成本，是由一个远程操作农场生态系统的专利loT平台提供支持的。

区块链的跟踪所有权记录和抗篡改能力可以用于解决当前食品系统中的紧急问题，如食品欺诈、安全召回、供应链效率低下和食品可追溯性。区块链独特的去中心化结构确保了经过验证的产品和生产实践，以创建一个透明的高端产品市场。同时，合适的定价也将触发货币激励机制。

随着区块链应用的新进展，食品可追溯性一直是最近食品安全讨论的中心。就易腐食品的性质而言，整个食品行业非常容易因此出现问题，最终影响人类的生活。当食源性疾病威胁公众健康时，进行根源原因分析的第一步是追踪污染源，对不确定性零容忍。

因此，可追溯性对食品供应链至关重要。在食品生态系统中，当前的通信框架使得可跟踪性成为一项耗时的任务，因为一些相关方跟踪信息的方式仍然很落后。而区块链的结构确保了食品价值链上的每个参与者都会生成数据点，并安全地共享，从而创建一个可靠且可跟踪的系统。带有明确所有权标签的大量数据点可以立即被记录下来，且不需要进行任何更改。因此，食物从农场到餐桌的过程可以被实时监控。

区块链技术不仅能确保食品安全，它还可以通过在网络中建立分类账和平衡市场定价来增加当前市场的价值。传统的买卖价格机制依赖于参与者的判断，而不是整个价值链所提供的信息。提供数据将创建一个供需关系的整体图景。用于交易的区块链应用程序可能也会彻底改变传统的大宗商品交易和对冲。区块链使经过验证的交易能够安全地被食品供应链中的每个参与者所知，从而创建一个具有巨大透明度的市场。

创业公司代表——OriginTrail

OriginTrail是第一个基于区块链技术的供应链专用协议。区块链技术具有巨大的潜力，可以分散供应链中的信源，并带来巨大的利益。为了释放这一潜力，OriginTrail协议被设计用来解决产品供应链中限制数据交换和完整性的相关挑战。OriginTrail在供应链行业提供IT供应商，在多组织环境中快速实现支持块链的数据共享。

创业公司代表——Provenance

在区块链和开放数据的支持下，Provenance平台以一种安全、可靠和可访问的方式收集和共享关键产品的信息。

数字农业及其相关技术的兴起带来了大量新的数据机遇。遥感器、卫星和无人机每天24小时都可以在整个场地上收集信息。这些仪器可以监测植物的健康状况、土壤状况、温度、湿度等。这些传感器能产生的数据量是巨大的，这些数字的重要性隐藏在大量的数据中。

其理念是通过先进的技术（如遥感）让农民更好地了解当地的情况，这些技术可以让他们了解比肉眼看得到的更多的情况。

通过将这些技术整合到全球范围内的关键市场中，运用人工智能和机器学习来革新农业的潜力是巨大的。遥感使算法能够将农田环境解释为统计数据，这些数据可以被农民理解，并有利于其决策。算法会处理数据，根据接收到的数据进行调整和学习。

收集的统计信息越多，该算法在预测结果范围方面就越准确。这样做的目的是，农民可以做出更好的决策，利用人工智能来获得更好的收成。

创业公司代表——Aker Technologies

Aker Technologies公司，开发智能季节作物管理工具，以加速整个行业采用精准农业实践。Aker已经开发了获得专利的计算机视觉和生物测量传感器，以及软件和服务解决方案，用于探测和测量作物冠层内的害虫压力、空气传播的病原体、作物疾病和肥力问题。

创业公司代表——Agrowatcher

Agrowatcher使用计算机视觉技术和多光谱成像识别作物的差异，用于作物识别和检测水分、虫害和疾病。植物叶片的颜色和形态变化是他们的指标。该系统使用一种特殊的双摄像头，可以记录反射光能量图像，在可见光和近红外光谱的多个波段具有显著的分辨率。

文章中提到的这些趋势在全球均为创新者关注的热点，在新科技的推动之下，农业食品领域正在发生显著的变化，极大地提升了传统模式的效率，建立了持续稳定的食物系统。但从长远来看，随着全球人口的增多，我们面临的食物和消费压力将越来越大，也从侧面推动了农业科技的发展。下一个十年，是农业科技发展的黄金十年。

在报告中提及较少的中国市场，也有大批的创新企业扎根在农业和食品领域，具有成熟技术和成型产品的领域包括农业无人机、农业互联网、农业大数据和供应链创新等，并且诸多创新是领先于全球的。因为我们有丰富的产业基础和完善的产业基础设施，信息化、智能化技术在诸多领域已经有成熟的演化路径，可以沿用、移植到农业领域。可以预见的趋势是，未来，将有国内农业科技企业参与全球竞争，将技术和模式输出到其他国家和地区。

编译：耿德英