智慧农场

菲利普·贝特格

在未来的智慧农场，成群的农业机器人在田野中忙碌，无人机用遥感技术测量植物的生长情况，人工智能预测农作物的收成状况……好一幅高科技农耕图！是的，农业科学家们正在大力发展未来农业科技，希望技术革命能在帮助农场提高收成的同时保护环境。

时间来到2050年，农场主迈耶让一架无人机在空中监控他的农田。无人机的下方，机器人正在清理萝卜苗中间的杂草。在旁边的一座小丘陵上，全自动施肥机正在给小麦施肥，其传感器已经弄清这些小麦缺乏哪种肥料。

与以前截然不同的是，迈耶的农场里不再是一望无际的单一作物。以前，农民会全部种植玉米或油菜籽。而现在，迈耶在一块地上种了五种不同的农作物。无人机在飞过一片五彩斑斓的农田之后，停在一座小山的山顶。在原本贫瘠的沙质土壤上，勤劳的农业机器人种出了一块开满鲜花的草地，蜜蜂在雏菊、羽扇豆和锦葵之间嗡嗡飞舞。

| 当农业插上数字化翅膀 |

这一幅由高科技农业机器人带来的未来田园风光图，由德国莱布尼兹农业景观研究中心描绘而成。这里的科学家们正在研究未来的农业发展状况，即“智能农业”或“精准农业”。他们正与来自世界各地的工程师和计算机专家一起，掀起一场全新的革命——农业全面数字化。

未来，农场主或农民不再需要亲自耕地，农田上将出现专门的播种机器人、除草机器人、喷洒机器人、采摘机器人和各式各样的无人机，代替人力以及笨重的推土机、拖拉机等耕种工具。莱布尼兹农业景观研究中心的专家拉尔夫·布洛赫对此充满信心。他说：“如果我们能正确地推进农业数字化，那么我们不仅能提高农田生态系统的多样性和稳定性，也能更好地保护大自然。”

德國联邦农业部部长茱莉亚·柯吕科纳也希望能在提高农田生产力的同时保护环境。柯吕科纳在农业部起草的《2035年德国农业战略》中写道：“未来，农民仍可能坐在他们的拖拉机上，但他们将得到自动驾驶机器的支持。”柯吕科纳认为，借助传感器、自动化机器和人工智能技术，农药和化肥的使用将大量减少，农作物的产量却能大幅增加。

当前，农业正处于新旧交替的发展阶段，面临十分严峻的挑战。回想一下农业发展历史，新石器时代的人类第一次开垦农田时，将每一次收获视作大自然的恩赐。而到了工业化时代，一切都变了，重型农业机械逐渐取代田野上的马匹和农民打小麦用的梿枷。尤其是20世纪以来，化肥和农药的大规模使用让农作物的产量大幅提升。毋庸置疑，在解决全球饥饿问题的过程中，农业工业化作出了巨大的贡献，让全球超过70亿人口中的近90%都能吃饱饭。

我们的农田已经变得更加高产、高效，但大自然母亲也因此变得伤痕累累。过度耕作使得许多土壤完全退化，变得非常贫瘠。过度施肥使得肥料中的硝酸盐污染了地下水资源。农田种植模式单一，杀虫剂泛滥，使得很多昆虫和鸟类灭绝，破坏了整个生态系统的平衡。与此同时，世界人口仍在继续增长，预计到2050年将达到97亿，无疑会给大自然带来巨大的压力。

新的农业技术革命——“农业4.0”即将到来。“农业4.0”意味着，在农业的发展历史上，农业的大规模工业化首次不再给环境带来巨大的伤害。在先进技术的帮助下，人类将与自然和谐相处。

农业科学家们坚信，只有通过最现代的技术，才能同时实现以下两个目标：收成更高，对环境的伤害更小。布洛赫说：“我们现在正处于一个转折点。未来，农场主将变成农场的管理者。他们不再需要亲自种地、拔草，而是指挥这些小巧、智能的机器人去做这些事情。”

莱布尼兹农业景观研究中心的一名博士菲利普·劳纳克在农田试验场给我们展示了一架配装了八个旋翼的研究型无人机。这架无人机“嗖”地一下飞向空中，并将多光谱相机对准了农田。劳纳克解释说：“多光谱相机的作用很大，比如，它可以检查农作物是否成熟。”除此之外，劳纳克还将热成像相机应用于农业，可以为农户提供植物蒸腾和土壤水分等方面的信息。

其他农业科学家也在开发各式各样的无人机，有的可以提供农作物的生长参数，有的可以检测出真菌和杂草，有的可以在农民割草时提醒草丛中的小鹿。除了无人机，农业科学家们还通过卫星遥感技术来获取土壤条件、产量等信息，以确定最佳收割时间。

| 农业机器人市场方兴未艾 |

一些农业科研工作者正尝试大规模部署由全球定位系统和传感器控制的田野机器人。这些机器人可以根据需要施肥、灌溉和除草，或者单独对某种植物进行病虫害预防处理。它们的监控摄像头还可以尽早识别出杂草发芽的位置并发出警报，以最大限度地减少农药用量。一些田野机器人甚至可以将杂草碾压进地里或者巧妙地将其碾碎，让农药完全没了用武之地。而且，它们比动辄重达几吨的拖拉机要轻巧得多，对土壤的伤害更小。

以农业机器人、无人机为代表，一个全新的农业机械市场正在崛起。全球知名投行高盛预测，到2050年，数字化农业市场的规模将从目前的50亿美元增长至2400亿美元。如雨后春笋般涌现的初创企业有力地推动了这个市场的蓬勃发展。例如，瑞士“环保机器人”公司正在开发太阳能除草机器人，未来这种机器人有望帮助农民节省95%的农药投入。

英国“小型机器人”公司也是这一领域的佼佼者。该公司创始人本·斯科特–罗宾逊笃定地说：“未来，农业将被彻底改变。”该公司在英国开发了一些专门的农业机器人，罗宾逊还给这些机器人取了名字，比如汤姆、迪克、哈里等，很快农民就可以租用这些机器人了。

其中，汤姆看上去就像是用一堆乐高组装而成的机器人。它负责监控整个农田，每天都十分忙碌，要操心很多问题，比如：杂草在哪里？土壤水分怎么样？农作物缺乏什么营养？……小型机器人公司还开发了一个人工智能系统“威尔曼”。威尔曼会根据汤姆提供的数据制定最佳培育策略。接下来，就轮到播种机器人哈里以及除草机器人迪克大显身手了。“迪克可是毫不留情的霹雳杀手。”罗宾逊笑着说。它可以使用电力或激光替代除草剂来除掉杂草。

目前，汤姆机器人正在英国的一些农场中进行测试，而哈利和迪克机器人还是原型机状态。罗宾逊正在为公司寻找投资者，希望能尽快将这些机器人投入商用。他必须抓紧时间了，因为一些大型农业公司也在加快数字化步伐。例如，拜耳就正在进军这个方兴未艾的领域，紧随其后的是巴斯夫和先正达。而约翰迪尔、克拉斯以及芬特等传统农机巨头也在努力追赶潮流。德国农机巨头芬特公司研发主管赫利伯特·莱特说：“未来，我们的耕地机器人会识别每一种植物，并为它们提供针对性的照顾。”芬特公司开发了可移动农业集群机器人，这是一群联网的小型机器人，能够帮助农民处理农作物种植过程中各个环节的工作。

| 警惕不平等状况加剧 |

如何处理海量的数据，仍是精准农业面临的巨大挑战之一。众所周知，在数字化时代，数据就是黄金。目前，芬特已经开发出一些程序来协调和解读关键信息。莱特说：“数据当然属于客户，他们可自行决定要使用哪些数据，与谁共享数据，让谁使用他们的数据。”

与此同时，亚马逊、微软等科技巨头也在为农场主开发一些定制化软件。不过，这也带来了新的问题：未来，农民是否会对这些农机巨头、科技巨头的依赖性越来越大？谁能使用收集到的海量数据？谁又能负担得起这样的数据处理系统？

德国英阔塔网络公司的员工雷娜·路易斯警告说：“截至目前，农机巨头和互联网公司的利益正主导农业数字化。”很多人担忧，这样的农业数字化可能会延续之前的农业工业化模式，即发达国家从中获益最多，而发展中国家与发达国家的差距将进一步被拉大，人权和环境问题也会加剧。“发展中国家的小农户损失最大，他们与高科技大型農场主之间的鸿沟将继续扩大。”路易斯说。

来自德国环境与自然保护联盟的克里斯蒂安·雷默说：“这种资本密集型升级模式将很多农民排除在外。”即使是在德国这样的发达国家，加快推进新技术也会加速一些农场的倒闭。现在，德国每年约有1%的农民放弃耕种土地，因为他们不再有竞争力。雷默还担心，农业数字化或许会让农作物产量大幅提升，但仍会以牺牲大自然为代价，因为大多数人仍然是以收益为导向。

雷默认为，政府有必要为农业生态保护设立特别的奖金。例如，如果农民能保持地下水清洁，保护野蜂等自然传粉媒介，或是让一些田地定期休耕，那么就应该得到奖励。在雷默看来，农业向可持续、资源节约型方向转变是农业新技术革命的开端。只有明确了这一点，数字化才能真正引导农业转型，在提高产量的同时也保护环境。

为了让我们憧憬的未来高科技田园风光图成真，还必须具备一些先决条件。农业数字化的前提是具备先进的移动通信技术，这样农场主迈耶只要在平板电脑上发出指令，聪明的机器人组合就开始在田野里忙上忙下了。

[编译自德国《明镜周刊》]

编辑：周丹丹

■ 精准农业的巨大潜力

植护无人机可以避开黄蜂等传粉媒介，将生物防病虫害胶囊精准地投到田地。通过第五代移动通信技术网络，农民可以将耕地信息实时上传到云端。

■ 气象站可以测量湿度、风力、日照强度及温度。传感器可以确定一些地表特征，例如土壤湿度。灌溉设备可以精准地选定某一块区域进行灌溉。

■ 每隔六天，人造卫星会将它所拍摄到的田地影像上传到云端。借助这些数据，农民可以安排最佳的施肥、收割时间，并确定农作物的产量。

■ 童车大小的太阳能机器人可以施肥、除草、收割，多光谱相机可以辨别诸如真菌感染等危险，人工智能可以确定最佳的除菌剂用量。