瑞士银行首席投资办公室（UBS Chief Investment Office，简称UBS）今年七月发布了一项研究报告，系统剖析了当下农业及食品行业的技术和产业趋势。

35斗（微信号：vcearth）对这份名为《食物革命：粮食的未来和我们面临的挑战》的报告进行了编译，将陆续刊出。这是该系列的第二篇文章，主要涉及数字化农业技术的应用，如空间测绘、无人机、传感器、机器人和节水系统等。

我们似乎正处在一个重大变革的风口上，不仅是在生产力方面，而且在如何、在何处、何时种植粮食等基本问题上都面临着挑战。初创企业各大公司拥有一系列技术创新，通过将数字解决方案集成到农业系统中，提高了营养物质和其他投入的精确应用度，即 “农业4.0”。在这样做的同时，尽量减少对土壤的破坏，提高无人机技术在陆地和空中的使用，加强动植物遗传、营养和健康，以提高生产力。

过去十年对这些技术投资的增加最能说明这种机会的重要性。2008年，农业科技的投资总额估计为1亿美元。毕马威会计师事务所(KPMG, 2019)的数据显示，到2018年，这一数字升至42亿美元。数据驱动的农业已经在帮助农民和食品生产商找到用更少的钱实现更大增长的创新方式。随着城市化降低了农村劳动力，新技术将对减轻剩余农民的工作量至关重要。操作将远程化，流程将自动化，风险将由机器识别，问题将通过向中央指挥中心键入命令来解决。在未来，农民的技能将越来越多地是技术和生物能力的结合，而不是纯粹的农业知识。

好消息是农民们已经习惯了技术。然而，阿德里安·珀西(2018)认为，脱节的现象仍然存在。他认为，除非我们找到一个让农民参与农业科技的价值主张，否则他们(理所当然地)仍将对新产品持怀疑态度。科技的责任在于证明数字技术的进步不仅仅是环保的小把戏。人们需要使用更少的人力生产更多、更高质量的食品。将这些产品推向市场的企业家需要积极地从他们想要帮助的用户那里收集反馈。

连通性差和缺乏综合的实际解决方案是数字化滞后的另一个原因。此外，机器人机器的成本仍然高得让人望而却步，而像无人机和物联网领域这样的尖端解决方案成本高昂，而且学习难度大。

尽管农业科技还未尽善尽美，但是情况在不停地变化，我们将在下文中继续讨论。

拖拉机制导和自动驾驶技术已经成熟，但是无人驾驶的自动拖拉机要想成为普遍使用的拖拉机还需要很长的时间。监管、高传感器成本和信任缺乏才是主要限制因素，而不是技术本身。然而，智能工具的崛起正在加快步伐。事实上，先进的视觉技术是源于机器学习(即深度学习)。在这里，机器学会区分作物和杂草，因为工具是沿着田地拉，使他们能够采取特定地点的除草或喷洒行动。我们预计这种工具将越来越普遍。现在他们还处于婴儿期，软件还在开发中。博世(Bosch)与拜耳(Bayer)联合开发智能喷雾器的合资企业正接近大规模商业化。

在广域农业之外，农业机器人的应用受到了限制;尤其在园艺领域，智能技术在很大程度上仅限于灌溉。但一些新鲜草莓收割机已经试运行，一些正在过渡到商业模式。不过，这项任务在技术上仍然具有挑战性：视觉系统需要探测复杂树冠内的水果，而机器人手臂必须快速、廉价、轻柔地采摘水果。新型的末端执行器，包括那些“软机器人”，可以被动地适应水果的形状，改进了由人工智能学习过程支持的抓取算法。低成本、高质量的机械手臂正在并工作投入，更好的视觉系统都在帮助推动这项技术走向商业化。

在乳制品行业，全球已经安装了数千台自动挤奶机。例如，荷兰有3959个自动挤奶系统，总共有17667个挤奶装置(Dairy Global, 2018)，这意味着大约22%的荷兰农民拥有机器人。随着机器人能力的肯定，该行业将继续扩张。

无人机现在在种植周期的每个阶段都有使用。他们制作精确的三维地图用于早期土壤分析，帮助规划种子种植，并收集数据来帮助管理灌溉和氮水平。

农业正逐渐成为无人机的主要潜在市场之一，因为该行业正逐渐摆脱近年来已商品化的消费机型。新成立的公司创造了无人机种植系统，降低了总体种植成本。这些系统将带种子和营养物质的豆荚射入土壤，提供作物生长所需的一切。此外，在作物保护化学品的应用中，无人机可以扫描地面潜在的问题(如害虫、真菌爆发等)。并且，无人机的空中喷洒速度是传统机械的5倍。

农作物监测低效是提高产量的巨大障碍。使用无人机，时间序列动画可以显示作物的生长情况，如果显示生产效率低下，人们便可以更改种植管理方式。通过使用可见光和近红外光扫描作物，无人机携带的设备可以帮助跟踪植物的变化，分析它们的健康状况，并提醒农民注意疾病。

在我们的长期投资主题“能使用的技术”中，我们将云技术和大数据确定为五大使能用技术中的两项，这两项技术将增强许多行业的技术颠覆能力，甚至可能取代现有的行业领导者。在我们看来，云技术的兴起是一种民主化。它使较小的企业能够使用大企业级别的应用程序，而大数据可以帮助从过于复杂而无法用传统方法和工具操作的大型未开发数据池中提取重要的价值。

在食品生产中，物联网和传感器等联网设备使得通过云计算和大数据技术收集大量数据进行分析成为可能。其结果是对农业因素的深入了解，如湿度、当地降雨率和温度变化，可用于优化许多过程。

例如，在南美洲，粮农组织利用物联网设备、云存储和大数据技术开展了一个节水项目。在分析了数据后，该机构提出了切实可行的建议，帮助农民做出更好的决定。同样，嘉吉(Cargill)也入股了爱尔兰初创企业Cainthus。Cainthus利用面部识别软件识别奶牛个体，并跟踪牛群的健康状况，旨在提高奶牛养殖场的生产率。

物联网一直受到接入不足的限制，尤其是在农村地区。许多国家在边远地区的通信网络投资，以及5G技术和其他低功率网络解决方案的转型潜力，正使该部门的数字化对许多偏远农村生产者更具可行性。随着人们认识到高速宽带的经济效益和社会潜力，农村互联互通日益增强。随着农业不仅进入代际传承时期，而且数字增强型农业的经济和环境效益变得更加明显，对变革的阻力正在下降。随着需求的增长，解决方案的短缺逐渐减少。

毕马威会计师事务所(KPMG, 2019)称，随着成本下降和定期从小型、成本相对较低的轨道卫星系统收集大面积陆地图像的能力增强，利用卫星的精准农业变得越来越可操作。该技术利用生物算法和其他工具对这些图像进行分析，以观察、测量、理解和响应作物田间和田间的变化。

世界经济论坛表示，精准农业技术的应用正在迅速增长。通过使某种投入(如水、肥料或其他农业化学制品)能够精确、定量地应用于某块土地，农民可以既降低成本又提高产量。不同来源的数据，如高分辨率卫星图像、气象记录、土壤养分传感器、水流计和生产报告等，可以通过算法进行集成和分析，从而提出具体的建议，不仅提高农作物产量，而且尽可能保护环境。

将不同的技术集结起来会获得最大好处。当大数据、物联网和卫星与传感器一起工作，应用于生产系统——无论是田园、园艺还是任何其他形式的生物生产——在最大化土地生产潜力的同时，最小化对环境的负面影响。要想实现这一目标，需要招募有技能的人才，梳理数据，得出能够改善结果的见解，并构建能够增强用户感知的算法。

根据联合国的数据，23亿人无法获得足够的卫生设施。超过6.5亿人无法获得安全饮用水。全球的粮食生产系统占据着全球最大的用水系统，它消耗了地球上70%的淡水。

水资源短缺不仅影响社会和经济稳定，而且破坏自然环境和生态系统的可持续性。联合国的研究表明，43个国家已经面临严重的水资源短缺，预计到2030年，全球一半人口可能生活在水资源高度紧张的地区。

城市化会带来工业化的提升和水资源消耗量的提升，这将对农业、淡水和沿海水产养殖资源造成更大的压力。国际自然保护联盟估计，到2050年，对水、能源和食物的需求将分别增长55%、80%和60%。因此，人们越来越关注食品工业用水的方式及其留下的生产足迹。设计系统、部署数字和分析技术，使生产者了解其水资源的可用性并精确地利用这些技术是至关重要的。

第四次工业革命的能力可以在减少水密集型工业的需求方面发挥重要作用。例如，在农业领域，微软(Microsoft)等公司正在展示精准灌溉技术如何能够利用智能传感器在作物田和卫星图像中实现。卫星可以收集有关土壤状况的信息，无人机拍摄农田图像，人工智能将数据转成作物区域的热点图。

分布式账本技术提供了进一步影响交易员和最终用户行为的机会，通过以公开和透明的方式在用户之间实现水分配的点对点交易。

文章来源：《The food revolution——The future of food and the challenges we face》

图片来源：如上

报告下载链接：https://pan.wps.cn/l/sBpZUu5W4