ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 4.0 TRONG NÔNG NGHIỆP TỐI ƯU CHI PHÍ - NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG

Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp đang mở ra một cuộc cách mạng mới, mang lại những lợi ích to lớn cho ngành nông nghiệp Việt Nam. Từ việc ứng dụng Internet of Things (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI) đến máy bay không người lái (drone), công nghệ 4.0 giúp nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, giảm chi phí sản xuất, bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững. Hãy cùng AI FIRST đi sâu vào khám phá các tiềm năng và thách thức của công nghệ 4.0 đối với nông nghiệp.

1. Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp là gì?

Nông nghiệp 4.0 là việc ứng dụng các công nghệ kỹ thuật số như Internet vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), dữ liệu lớn (Big Data), điện toán đám mây, tự động hóa, robot và các công nghệ tiên tiến khác vào toàn bộ chuỗi sản xuất nông nghiệp, từ khâu trồng trọt, chăn nuôi đến chế biến, phân phối và quản lý. Mục tiêu là để tăng năng suất, chất lượng, hiệu quả, giảm chi phí, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành nông nghiệp. 

2. Vì sao ứng dụng công nghệ 4.0 trong nông nghiệp là xu thế tất yếu?

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và biến đổi khí hậu, ngành nông nghiệp Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều thách thức to lớn. Việc ứng dụng công nghệ 4.0 trong nông nghiệp là một xu thế tất yếu và mang tính chiến lược bởi những lý do sau:

• Giải quyết các thách thức của ngành nông nghiệp truyền thống: bao gồm vấn đề năng suất, lãng phí tài nguyên, rủi ro mùa màng và lao động thủ công.
• Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường: gồm có nhu cầu ngày càng tăng về cả số lượng lẫn chất lượng nông sản, người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến chất lượng, nguồn gốc và nhu cầu cao về sự đa dạng của các sản phẩm nông sản
• Tối ưu hóa chuỗi giá trị: Công nghệ 4.0 giúp kết nối người nông dân với người tiêu dùng, giảm thiểu các khâu trung gian, tăng hiệu quả phân phối và giảm giá thành sản phẩm
• Hội nhập quốc tế: Nông nghiệp 4.0 giúp nâng cao năng lực cạnh tranh của nông sản địa phương trên thị trường quốc tế

3. Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp đem lại lợi ích gì?

Việc ứng dụng các công nghệ 4.0 trong nông nghiệp tiên tiến vào sản xuất nông nghiệp không chỉ là xu hướng tất yếu mà còn là chìa khóa để giải quyết những thách thức, nâng cao năng suất, chất lượng và giá trị của nông sản Việt Nam. Nông nghiệp 4.0 mang lại nhiều lợi ích to lớn, góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành:

• Tăng năng suất và chất lượng nông sản: Công nghệ 4.0 cho phép người nông dân giám sát và quản lý cây trồng, vật nuôi một cách chính xác và hiệu quả, giúp nông dân dễ dàng đưa ra các quyết định tối ưu về tưới tiêu, bón phân, phòng trừ sâu bệnh và chăm sóc.
• Giảm thiểu chi phí sản xuất: Các công nghệ tự động hóa và robot có thể thay thế cho lao động thủ công, giảm chi phí thuê nhân công. Việc sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên giúp giảm thiểu lãng phí và ô nhiễm môi trường, từ đó giảm chi phí xử lý môi trường. 
• Nâng cao giá trị gia tăng cho nông sản: Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất và chất lượng nông sản mà còn tạo ra những sản phẩm có giá trị gia tăng cao hơn. Người nông dân có thể kết nối sử dụng các công nghệ marketing để quảng bá sản phẩm của mình, xây dựng thương hiệu, trực tiếp kết nối với người tiêu dùng thông qua các kênh bán hàng trực tuyến và tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.
• Thúc đẩy xây dựng nền nông nghiệp bền vững: Việc sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Các công nghệ thân thiện với môi trường như năng lượng mặt trời, biogas được khuyến khích sử dụng trong sản xuất nông nghiệp. Nông nghiệp 4.0 cũng giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học.
• Tạo ra các sản phẩm và dịch vụ mới: Các ứng dụng di động giúp người nông dân tiếp cận thông tin về thị trường, kỹ thuật canh tác và quản lý trang trại. Ngoài ra, công nghệ 4.0 còn tạo ra các dịch vụ mới như tư vấn nông nghiệp trực tuyến, dự báo thời tiết và dịch bệnh, cung cấp thông tin về giống cây trồng, vật nuôi. Những sản phẩm và dịch vụ này giúp người nông dân nâng cao hiệu quả sản xuất và tăng thu nhập

4. 15 ứng dụng công nghệ 4.0 trong nông nghiệp tiên tiến hiện nay 

Nông nghiệp 4.0 mang lại nhiều lợi ích to lớn, góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành. Sau đây AI FIRST sẽ giới thiệu 15 ứng dụng công nghệ 4.0 tiên tiến đang được triển khai và mang lại hiệu quả cao trong ngành nông nghiệp hiện nay:

4.1. Robot nông nghiệp

Robot nông nghiệp là các thiết bị tự động được thiết kế để thực hiện các công việc khác nhau trong quá trình sản xuất nông nghiệp, từ gieo trồng, chăm sóc đến thu hoạch. Robot nông nghiệp có thể được trang bị các cảm biến, camera và hệ thống định vị để nhận biết môi trường xung quanh và thực hiện các tác vụ một cách chính xác. Việc sử dụng robot nông nghiệp giúp giảm thiểu sức lao động, tăng năng suất và độ chính xác trong công việc. Ví dụ: Robot thu hoạch dâu tây của công ty Harvest CROO Robotics có thể tự động hái dâu tây chín mà không làm hỏng quả, giúp tăng năng suất và giảm chi phí thu hoạch.

4.2. Công nghệ đèn chiếu sáng

Công nghệ đèn chiếu sáng giúp kéo dài mùa vụ, tăng năng suất và chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao. Đèn LED có thể được điều chỉnh để phát ra các bước sóng ánh sáng khác nhau, phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng. Ánh sáng LED giúp cây trồng quang hợp tốt hơn, tăng trưởng nhanh hơn và cho năng suất cao hơn thường ứng dụng để cung cấp ánh sáng tối ưu cho cây trồng trong nhà kính hoặc hệ thống trồng trọt trong nhà. Ví dụ như hệ thống đèn LED của công ty Philips Horticulture Lighting đã được sử dụng để trồng rau diếp trong nhà kính, giúp tăng năng suất lên đến 30% so với phương pháp chiếu sáng truyền thống.

4.3. Drone máy bay không người lái

Drone là loại máy bay không người lái có thể được điều khiển từ xa hoặc lập trình để bay tự động. Trong nông nghiệp, drone được sử dụng để khảo sát đồng ruộng, phun thuốc trừ sâu, bón phân và giám sát tình trạng cây trồng.

Drone được trang bị camera, cảm biến và hệ thống GPS để thu thập dữ liệu về diện tích, địa hình, độ ẩm, nhiệt độ và tình trạng sâu bệnh của cây trồng. Dữ liệu này được chuyển về trung tâm xử lý để phân tích và đưa ra các quyết định quản lý. Sử dụng drone trong nông nghiệp giúp nông dân tiết kiệm thời gian và chi phí khảo sát đồng ruộng, phun thuốc trừ sâu và bón phân một cách chính xác, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

4.4. Cảm biến

Cảm biến là thiết bị điện tử có khả năng nhận biết và chuyển đổi các tín hiệu vật lý hoặc hóa học (như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất, pH...) thành tín hiệu điện để đo lường và phân tích. Trong nông nghiệp, cảm biến được sử dụng để theo dõi các điều kiện môi trường, tình trạng cây trồng, vật nuôi và đất đai. Dữ liệu từ cảm biến giúp người nông dân đưa ra các quyết định quản lý tối ưu. Ví dụ như thiết bị cảm biến độ ẩm đất giúp người nông dân biết khi nào cần tưới nước cho cây trồng, từ đó tiết kiệm nước và tăng năng suất.

4.5. Internet vạn vật (IoT)

Internet vạn vật (IoT) là một mạng lưới các thiết bị thông minh được kết nối với internet, cho phép chúng thu thập và trao đổi dữ liệu với nhau. Trong nông nghiệp, IoT được sử dụng để kết nối các cảm biến, thiết bị và hệ thống lại với nhau, tạo thành một hệ thống quản lý thông minh. Ví dụ, hệ thống IoT có thể tự động điều khiển hệ thống tưới tiêu, bón phân và chiếu sáng dựa trên dữ liệu từ cảm biến.

4.6. Tế bào quang học

Tế bào quang học là thiết bị sử dụng ánh sáng để đo lường các đặc tính của cây trồng, chẳng hạn như hàm lượng diệp lục, độ dày lá và cấu trúc tế bào. Tế bào quang học có thể được gắn trên các thiết bị di động hoặc drone để thu thập dữ liệu về tình trạng sức khỏe của cây trồng. Dữ liệu này được phân tích để phát hiện sớm các vấn đề như thiếu dinh dưỡng, sâu bệnh hoặc stress do môi trường.

Tế bào quang học giúp người nông dân đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời để cải thiện sức khỏe cây trồng và tăng năng suất. Ví dụ như thiết bị PlantPen của công ty Photon Systems có thể đo lường hàm lượng diệp lục trong lá cây, giúp đánh giá tình trạng dinh dưỡng và đưa ra các khuyến nghị bón phân phù hợp.

4.7. Phát hiện dị thường cây trồng

Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp hiện đại cho phép phát hiện dị thường ở cây trồng thông qua quá trình sử dụng các công nghệ như hình ảnh, cảm biến và trí tuệ nhân tạo để phát hiện các dấu hiệu bất thường trong sự phát triển của cây trồng, chẳng hạn như màu sắc lá thay đổi, cây còi cọc hoặc có dấu hiệu sâu bệnh.

Phát hiện dị thường cây trồng giúp ngăn chặn sự lây lan của sâu bệnh, giảm thiểu thiệt hại mùa màng và tăng năng suất. Điển hình như ứng dụng Plantix sử dụng hình ảnh và trí tuệ nhân tạo để chẩn đoán bệnh cây trồng và đưa ra các khuyến nghị điều trị.

4.8. Phân tích sâu bệnh

Phân tích sâu bệnh trong nông nghiệp 4.0 là quá trình sử dụng các công nghệ như kính hiển vi, PCR và giải trình tự gen để xác định chính xác loại sâu bệnh gây hại cho cây trồng. Phân tích sâu bệnh giúp giảm thiểu việc sử dụng thuốc trừ sâu, bảo vệ môi trường và sức khỏe người tiêu dùng. Dịch vụ phân tích sâu bệnh của công ty Eurofins là một trong các ứng dụng nổi bật, có thể xác định các loại sâu bệnh gây hại cho cây trồng và đưa ra các khuyến nghị phòng trừ phù hợp.

4.9. Hệ thống tưới tiêu thông minh

Hệ thống tưới tiêu thông minh sử dụng các cảm biến để đo độ ẩm đất và kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm. Dựa trên dữ liệu thu thập được, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh lượng nước tưới cho phù hợp với từng loại cây trồng và điều kiện thời tiết. Nhờ có hệ thống này, hoạt động chăm sóc cây trồng được thực hiện tự động hoá hoàn toàn, giúp tiết kiệm nước, giảm chi phí tưới tiêu và tăng năng suất cây trồng.

4.10. Dự báo sản lượng thu hoạch

Dự báo sản lượng thu hoạch là quá trình sử dụng các công nghệ như mô hình toán học, thống kê và trí tuệ nhân tạo để dự đoán sản lượng nông sản thu hoạch được trong một vụ mùa. Dữ liệu về diện tích canh tác, giống cây trồng, điều kiện thời tiết, tình trạng sâu bệnh và các yếu tố khác được thu thập và phân tích để đưa ra dự báo sản lượng.

Dự báo sản lượng thu hoạch giúp người nông dân và các doanh nghiệp trong ngành nông nghiệp lập kế hoạch sản xuất, kinh doanh và phân phối nông sản một cách hiệu quả. Ví dụ như ứng dụng Crop Forecaster sử dụng trí tuệ nhân tạo để dự đoán sản lượng lúa gạo dựa trên dữ liệu về thời tiết, diện tích canh tác và giống lúa.

4.11. Theo dõi sức khoẻ vật nuôi

Quá trình sử dụng các công nghệ như cảm biến, thiết bị đeo và trí tuệ nhân tạo để theo dõi các chỉ số sức khỏe của vật nuôi, chẳng hạn như nhiệt độ cơ thể, nhịp tim, hoạt động và hành vi... giúp người chăn nuôi phát hiện sớm các vấn đề sức khỏe của vật nuôi, từ đó có biện pháp can thiệp kịp thời để giảm thiểu thiệt hại và tăng năng suất.

Các cảm biến được gắn trên cơ thể vật nuôi hoặc trong môi trường chăn nuôi để thu thập dữ liệu về sức khỏe của chúng. Dữ liệu này được truyền về trung tâm xử lý để phân tích và phát hiện sớm các dấu hiệu bệnh tật hoặc stress. Công ty Afimilk đã ứng dụng hệ thống theo dõi sức khỏe bò sữa của sử dụng cảm biến để đo lường hoạt động, nhiệt độ cơ thể và lượng sữa của bò, giúp phát hiện sớm các dấu hiệu viêm vú hoặc các bệnh khác.

4.12. Công nghệ nhận dạng khuôn mặt giám sát vật nuôi

Công nghệ nhận dạng khuôn mặt giám sát vật nuôi là việc sử dụng trí tuệ nhân tạo để nhận diện và theo dõi từng cá thể vật nuôi dựa trên khuôn mặt của chúng. Các camera được lắp đặt trong chuồng trại để ghi lại hình ảnh của vật nuôi. Các thuật toán AI được huấn luyện để nhận diện khuôn mặt của từng con vật và theo dõi các hoạt động của chúng.

Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp này giúp người chăn nuôi quản lý đàn vật nuôi một cách hiệu quả hơn, chẳng hạn như theo dõi lịch sử tiêm chủng, phát hiện các con vật bị bệnh hoặc bị lạc. Điển hình như công ty Cainthus sử dụng công nghệ nhận dạng khuôn mặt để theo dõi sức khỏe và tăng trưởng của lợn, giúp người chăn nuôi đưa ra các quyết định quản lý phù hợp. 

4.13. Hệ thống quan trắc môi trường chăn nuôi thuỷ sản

Hệ thống quan trắc môi trường chăn nuôi thủy sản là hệ thống sử dụng các cảm biến để đo lường các chỉ số môi trường trong ao nuôi, chẳng hạn như nhiệt độ, độ pH, độ mặn, oxy hòa tan và hàm lượng các chất dinh dưỡng. Hệ thống quan trắc môi trường giúp người chăn nuôi thủy sản duy trì chất lượng nước tốt nhất cho sự phát triển của vật nuôi, từ đó tăng năng suất và giảm thiểu rủi ro dịch bệnh.

Các cảm biến được đặt trong ao nuôi để thu thập dữ liệu về chất lượng nước. Dữ liệu này được truyền về trung tâm xử lý để phân tích và đưa ra các cảnh báo nếu các chỉ số môi trường vượt quá ngưỡng cho phép.

4.14. Phần mềm quản lý trang trại

Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp đáng chú ý là các phần mềm quản lý trang trại. Đây là ứng dụng giúp người nông dân quản lý các hoạt động trong trang trại một cách hiệu quả, từ việc lập kế hoạch sản xuất, quản lý kho hàng đến quản lý tài chính. Phần mềm quản lý trang trại có thể được cài đặt trên máy tính hoặc thiết bị di động. Người nông dân có thể nhập dữ liệu về cây trồng, vật nuôi, vật tư nông nghiệp, chi phí sản xuất và doanh thu để theo dõi hiệu quả hoạt động của trang trại.

Ví dụ như phần mềm quản lý trang trại FarmLogs cung cấp các công cụ để theo dõi tình trạng cây trồng, quản lý nhật ký sản xuất, dự báo thời tiết và phân tích hiệu quả kinh doanh. Các phần mềm quản lý này giúp người nông dân quản lý trang trại một cách khoa học và hiệu quả hơn, từ đó tăng năng suất, giảm chi phí và tăng lợi nhuận. 

4.15. Ứng dụng cảm biến kết nối IoT (Internet of Things)

Ứng dụng cảm biến kết nối IoT là việc sử dụng kết hợp các cảm biến để thu thập dữ liệu về môi trường và tình trạng của cây trồng, vật nuôi, sau đó truyền dữ liệu này qua internet để phân tích và đưa ra các quyết định quản lý. Các cảm biến được gắn trên cây trồng, vật nuôi hoặc trong môi trường chăn nuôi để đo lường các chỉ số như độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng, dinh dưỡng, hoạt động và sức khỏe. Dữ liệu này được truyền về trung tâm xử lý thông qua mạng internet.

Ứng dụng này sẽ giúp người nông dân giám sát và quản lý trang trại một cách từ xa, kịp thời phát hiện các vấn đề và đưa ra các biện pháp can thiệp. Ví dụ: Hệ thống cảm biến IoT của công ty SmartFarm có thể đo lường độ ẩm đất, nhiệt độ và ánh sáng trong nhà kính, từ đó tự động điều chỉnh hệ thống tưới tiêu và chiếu sáng để tạo điều kiện tốt nhất cho cây trồng phát triển.

5. Tiềm năng phát triển công nghệ 4.0 trong nông nghiệp

Công nghệ 4.0 đang mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành nông nghiệp, mang lại những tiềm năng to lớn để nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả sản xuất. Từ việc quản lý mùa vụ thông minh đến truy xuất nguồn gốc sản phẩm minh bạch, công nghệ 4.0 đang dần thay đổi bộ mặt của ngành nông nghiệp Việt Nam. Sau đây là những tiềm năng phát triển đầy hứa hẹn của công nghệ 4.0 trong lĩnh vực nông nghiệp:

6.1. Quản lý mùa vụ, dịch bệnh tự động hoàn toàn bằng AI và IoT

Công nghệ IoT (Internet of Things - Internet vạn vật) với các cảm biến thông minh có thể thu thập dữ liệu về môi trường (độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng, dinh dưỡng đất...) và tình trạng cây trồng (sức khỏe, tốc độ phát triển...). Dữ liệu này được truyền về trung tâm xử lý, nơi AI (Artificial Intelligence - Trí tuệ nhân tạo) phân tích và đưa ra các quyết định tự động về tưới tiêu, bón phân, phun thuốc, dự báo sâu bệnh.
Ứng dụng kết hợp này sẽ đem lại hiệu quả giảm thiểu sự can thiệp của con người, tăng độ chính xác và hiệu quả trong quản lý mùa vụ, phòng trừ sâu bệnh kịp thời, giảm thiểu thiệt hại và tăng năng suất.

6.2. Tối ưu hóa sử dụng tài nguyên nông nghiệp

Tối ưu việc sử dụng tài nguyên là quá trình áp dụng công nghệ để cung cấp đúng lượng tài nguyên cần thiết cho cây trồng, vật nuôi. Từ đó, nông dân có thể giảm thiểu lãng phí nước, phân bón, thuốc trừ sâu, giảm chi phí sản xuất; bảo vệ nguồn nước, đất đai và các tài nguyên môi trường khác.

Công nghệ 4.0 giúp tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn tài nguyên trong nông nghiệp như nước, phân bón, thuốc trừ sâu. Dựa trên dữ liệu từ cảm biến và phân tích AI, hệ thống có thể điều chỉnh lượng nước tưới, phân bón và thuốc trừ sâu cần thiết cho từng loại cây trồng, từng giai đoạn phát triển, từng vùng đất. Công nghệ 4.0 trong nông nghiệp để tối ưu tài nguyên sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, giảm chi phí sản xuất, bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

6.3. Truy xuất nguồn gốc nông sản với Blockchain

Công nghệ Blockchain cho phép ghi lại và theo dõi toàn bộ quá trình sản xuất, chế biến và phân phối nông sản trên một hệ thống dữ liệu an toàn, minh bạch và không thể thay đổi. Người tiêu dùng có thể dễ dàng truy xuất nguồn gốc sản phẩm bằng cách quét mã QR trên bao bì. Sự phát triển của Blockchain trong truy xuất nguồn gốc sẽ làm tăng cường niềm tin của người tiêu dùng vào chất lượng và an toàn của nông sản, giúp xây dựng thương hiệu và nâng cao giá trị sản phẩm.

6.4. Phát triển nông nghiệp bền vững toàn diện

Ứng dụng công nghệ 4.0 trong nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nông nghiệp bền vững, hài hòa giữa năng suất, hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường. Các giải pháp công nghệ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, ứng phó với biến đổi khí hậu và tạo ra các sản phẩm nông nghiệp an toàn, chất lượng.
Nông nghiệp toàn diện bao gồm giảm thiểu ô nhiễm, sử dụng năng lượng sạch, bảo tồn đa dạng sinh học, áp dụng phương pháp canh tác thích ứng và kiểm soát tốt nguồn gốc và chất lượng nông sản. Xây dựng nền nông nghiệp thân thiện với môi trường, phát triển bền vững và đảm bảo an ninh lương thực là xu hướng của nông nghiệp trong tương lai.

Tóm lại, ứng dụng công nghệ 4.0 trong nông nghiệp có vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển nông nghiệp Việt Nam. Hy vọng rằng bài viết này của AI FIRST đã giúp quý doanh nghiệp có thêm nhiều thông tin hữu ích để đưa ra các quyết định phù hợp với xu thế và nguồn lực, từ đó đạt được những thành tựu to lớn trong tương lai.