未来农业：数字化农业、人工智能和物联网

　　在这里，穆罕默德六世理工大学 (UM6P) 生物信息学副教授 Achraf El Allali 探讨了创新技术和数字化农业如何帮助培育更具弹性的农业生态系统

　　《2024 年世界粮食安全和营养状况报告》揭示了一个令人警醒的现实：全球每 11 人中就有 1 人，非洲每 5 人中就有 1 人面临饥饿。随着人口的增长，这一数字只会增加。事实上，到 2050 年，世界将需要养活近 100 亿人口。随着气候变化继续加速粮食不安全，农业部门必须采用技术创新来帮助提高生产力并创造一个更具弹性的世界。

　　传统农业的限制

　　农业一直是一项高风险的事业，农民必须平衡经验、直觉和历史数据来做出关键决策。但在气候动荡和农产品需求不断增加的时代，这些传统方法已不再足够。许多长期存在的流程难以解释影响农业成果的不断变化的变量，例如天气事件、市场需求和水资源供应。这使农民容易受到不确定性的影响，而这对于一个以精确度为成功关键的行业来说是一个重大挑战。

　　例如，传统的产量预测模型通常基于线性回归或实地调查，往往无法有效处理天气模式、土壤健康和养分管理的相互竞争的动态。这可能导致资源利用效率低下、产量不可预测，并最终导致农民自己的利润损失。鉴于农业在最好的情况下也是一个低利润的行业，农民采用新工具和技术来帮助应对这些挑战至关重要。

　　数字化农业

　　技术进步为农民提供了生命线。精准农业——一种利用技术改善耕作实践的管理理念——正在改变这个行业。这种方法涉及利用各种设备，包括物联网 (IoT)、人工智能 (AI) 和自动化工具来收集数据，以提高农业效率并最大限度地提高作物产量。

　　例如，物联网设备可用于监测土壤健康状况，以帮助防止过度施肥。这些工具还可以测量环境的其他方面，例如温度、湿度和光照，所有这些都支持最佳作物健康。

　　除了物联网系统外，人工智能还在改变农业，解决几个世纪以来一直存在的低效率问题，并引入新的创新方法来应对这些挑战。人工智能工具可用于作物病害检测、杂草控制系统和作物产量的预测分析。事实上，通过使用来自中国 1,700 多个玉米农场的数据，UM6P 研究发现，特定的人工智能模型可以以惊人的 87% 的准确率预测玉米产量，有助于提高粮食安全。

　　这对非洲尤其有利，因为玉米是 3 亿多非洲人的主要主食作物。长期以来，非洲大陆的农业一直依靠世代相传的智慧、直觉和基本的气象模式来指导种植和收获。然而，气候变化使这种传统方法变得不可靠。降雨模式正在不可预测地发生变化，干旱更加频繁，新的害虫正在毁灭性地降低产量。技术可以提供更精确和数据驱动的解决方案，帮助提高作物产量和改善粮食供应。

　　技术也在改变肥料管理，在这个领域实现适当的平衡是关键。过度使用会耗尽土壤、污染水源，并可能导致生物多样性丧失。另一方面，使用不足会破坏土壤，消耗必需的营养物质，从而降低产量。然而，人工智能现在可以分析详细的土壤数据，提供准确的建议，以确保每株植物都能得到它所需要的营养。一项研究发现，人工智能驱动的土壤管理可以将农作物产量提高 20%，同时减少 15% 的水和肥料使用量。

　　节约用水

　　粮食并不是农民需要考虑的唯一资源;节水是另一个问题。水资源短缺是一个紧迫的问题，每年有 40 亿人至少经历一个月的严重缺水。农业部门是造成这种缺水压力的主要原因，占全球用水量的约 70%。

　　人工智能可以通过智能灌溉系统、泄漏检测监测和用水需求预测来帮助减少用水量并创建更高效??的管理系统。此外，垂直农业是一种新技术，它指的是使用人工照明在堆叠的层中种植农作物的做法，与传统方法相比，它的用水量最多可减少 98%。可持续农业的未来既依赖于提高粮食产量，也依赖于加强节水工作。

　　面向未来的农业

　　为了建立更具弹性的农业生态系统，并有效利用这些新兴技术的优势，必须扩大对人工智能研究和精准农业的资助。政策制定者和政府还必须投资于数据标准化和基础设施，以实现最佳作物生产并改善全球粮食安全。

　　一旦这些基础到位，科技公司、农学家和当地农民之间的合作将有助于扩大这些解决方案的规模，并解决该行业面临的独特挑战。随着农业行业的不断发展，农业的未来将由数据和人工智能以及土壤和种子共同推动。