(TIỂU LUẬN) CASE STUDY tác ĐỘNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN đến NGÀNH NÔNG NGHIỆP

Ngành nông nghiệp 4.0 hiện nay Nền nông nghiệp hiện nay được đánh giá là một trong những ngành kinh tế quantrọng được ứng dụng các công nghệ hiện đại mới với mục đích là nâng cao hiệu qu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA KINH TẾ



CASE STUDY TÁC ĐỘNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẾN

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA NGÀNH NÔNG NGHIỆP HIỆN NAY .2 1.1 Ngành nông nghiệp 4.0 hiện nay 2

1.2 Khó khăn 2

1.3 Lợi thế khi sản xuất nông nghiệp công nghệ cao 2

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRONG LĨNH VỰC NÔNG NGHIỆP 4 2.1 IoT và các loại cảm biến 4

2.2 Robot và tự động hóa 5

2.3 Công nghệ máy bay không người lái (Drone) và giám sát cây trồng 6

2.4 Học máy và phân tích 8

2.4.1 Quản lý loài 8

2.4.2 Quản lý điều kiện địa hình 9

2.4.3 Quản lý cây trồng 9

2.4.4 Quản lý chăn nuôi 10

CHƯƠNG 3: VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỐI VỚI NGÀNH NÔNG NGHIỆP 12

CHƯƠNG 4: THỰC TIỄN TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG NỀN NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM 14

4.1 Bối cảnh, tình hình của ngành nông nghiệp ở Việt Nam 14

4.2 Những thành tựu ngành nông nghiệp đạt được khi sử dụng công nghệ thông tin 14

4.3 Những hạn chế của việc ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành nông nghiệp 18

KẾT LUẬN 20

MỞ ĐẦU

Trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, ngành Nông nghiệp trong nước đứngtrước yêu cầu đổi mới từ bỏ phương thức sản xuất cũ, lạc hậu Thay vào đó là việc ứngdụng kịp thời có chọn lọc các kỹ thuật tiên tiến của thời kỳ cách mạng 4.0 trong sảnxuất nông nghiệp Điều này sẽ góp phần tăng hiệu quả của chuỗi sản xuất và thươngmại hóa sản phẩm Tuy nhiên, cần chọn lọc các công nghệ sao cho thiết thực và hiệuquả Đây là yếu tố quyết định sự thành công của sự phát triển nông nghiệp ứng dụngcông nghệ cao và đặc biệt trong thời kỳ 4.0 là đầu ra của sản phẩm

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA NGÀNH NÔNG NGHIỆP

HIỆN NAY 1.1 Ngành nông nghiệp 4.0 hiện nay

Nền nông nghiệp hiện nay được đánh giá là một trong những ngành kinh tế quantrọng được ứng dụng các công nghệ hiện đại mới với mục đích là nâng cao hiệu quảlàm việc, nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm Từ đó, thuật ngữ nông nghiệp 4.0

ra đời gắn liền với sự phát triển công nghệ thông tin góp phần đáp ứng các nhu cầungày càng cao của người tiêu dùng trong nước và thị trường tiêu dùng nước ngoài.Những bước đổi mới mạnh mẽ này mang lại nhiều lợi thế cho nền nông nghiệp, songsong vẫn còn tồn tại nhiều mặt khó khăn

1.2 Khó khăn

Khi ứng dụng công nghệ cao, nhiều địa phương, doanh nghiệp trong lĩnh vựcnông nghiệp sẽ phải đối mặt với không ít khó khăn

Vốn đầu tư: Để áp dụng đạt hiệu quả tốt nhất, cần một nguồn vốn đầu tư rất lớn

cho mảng công nghệ, thời gian nghiên cứu, vườn trồng cây Theo như tính toán sơ bộ,ước tính khoảng 400 triệu đồng để có thể đầu nhà mảng trồng dưa lưới với hệ thốngtưới tiêu đạt tiêu chuẩn hay cần đến khoảng 1,5 tỷ đồng để đầu tư về mảng sản xuấtrau xà lách,…Chung quy, một nguồn vốn đầu tư lớn cộng với thời gian xoay vòng vốntương đối lâu cũng là “chướng ngại vật” khiến cho nhiều doanh nghiệp còn e dè

Cơ chế pháp lý về đất đai như giấy tờ sở hữu đất chưa có những bước rõ ràngcũng là rào cản cho các doanh nghiệp không dám mạnh dạn đầu tư Vì thế, nhà nướccần đưa ra những biện pháp, chính sách hỗ trợ cũng như điều luật để kiểm soát nhằmtạo điều kiện cho họ có thể an tâm bắt tay làm ăn lâu dài

1.3 Lợi thế khi sản xuất nông nghiệp công nghệ cao

Những ưu điểm của nông nghiệp công nghệ cao hiện nay đã giúp cho ngànhnông nghiệp thế giới có những bước tiến phát triển vượt bậc Nếu như trước kia, côngnghệ 4.0 chỉ có thể dùng trong chế biến thực phẩm thì bây giờ có thể dễ dàng nhậnthấy trên những cánh đồng, công nghệ đã dần trở nên quen thuộc và phổ biến hơntrong nông nghiệp

Chúng giúp cây trồng được phát triển trong điều kiện tốt nhất, cho ra quả đều vàđẹp, chống lại sự khắc nghiệt của thời tiết , cũng như năng suất tăng lên gấp bội Nôngnghiệp công nghệ cao quả thật là một phát minh vĩ đại của thế giới.

Nông nghiệp công nghệ cao tạo ra lượng sản phẩm lớn, đảm bảo chất lượng tốt,tăng năng suất và đặc biệt là thân thiện với môi trường Việc ứng dụng công nghệ caogiúp nhà sản xuất tiết kiệm tối đa các chi phí như nước, các loại phân bón hữu cơ,phân npk, thuốc bảo vệ thực vật và nhờ thế mà luôn đảm bảo an toàn và thân thiện vớimôi trường Chính vì những ưu thế nổi bật như vậy, mà cũng dễ hiểu khi nông nghiệpcông nghệ cao đang dần trở thành hình mẫu cho nền nông nghiệp của thế kỉ XXI.Nông nghiệp công nghệ cao sẽ giúp nông dân chủ động trong kế hoạch sản xuất,giảm sự lệ thuộc tuỳ theo thời tiết và khí hậu, khắc phục được mùa vụ nghiệt ngã mànhờ đó quy mô sản xuất cũng được mở rộng Ứng dụng hiệu quả hiệu ứng nhà kính đểtái tạo nên môi trường thuận lợi nhất cho sản xuất nông nghiệp

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRONG LĨNH VỰC

NÔNG NGHIỆP 2.1 IoT và các loại cảm biến

Trong bối cảnh diện tích đất nông nghiệp bị suy giảm và các nguồn tài nguyênthiên nhiên cạn kiệt dần, thì việc tăng cường nguồn lực cho các nông trại ngày càngcấp thiết hơn Ngoài ra, có một khó khăn mà ngành nông nghiệp đang phải đối mặt đó

là sự dịch chuyển cấu trúc lực lượng lao động khi số lượng của lực lượng này đanggiảm sút ở hầu hết các quốc gia trên thế giới

Các giải pháp IoT hầu hết tập trung vào việc giúp người nông dân tiếp cận vớichuỗi cung ứng sản xuất nhanh và dễ dàng hơn, bằng cách đảm bảo năng suất, tăng lợinhuận và bảo vệ môi trường Các phân tích kinh doanh đã chỉ ra rằng, số lượng thiết bịIoT trong ngành nông nghiệp toàn cầu sẽ chạm ngưỡng 70 triệu trong năm 2020, tăngtrưởng 20% hàng năm Cùng thời điểm này, quy mô của nông nghiệp thông minh toàncầu được dự đoán sẽ tăng gấp 3 lần trước năm 2025, ở mức 15.3 tỷ USD (so với 5 tỷUSD vào năm 2016)

Nông nghiệp thông minh dựa vào công nghệ IoT giúp nhà nông giảm thiểu lãngphí và tăng năng suất từ việc sử dụng lượng phân bón phù hợp, tối ưu hóa các nguồnlực như nước, điện… Các giải pháp IoT cho trang trại thông minh được xây dựng

nhằm giám sát cánh đồng với sự hỗ trợ của các loại cảm biến (ánh sáng, độ ẩm, nhiệt

độ, độ ẩm đất, sức khỏe mùa màng…) và tự động điều tiết nước tưới Người nông dân

có thể giám sát các điều kiện của trang trại từ bất cứ đâu

2.2 Robot và tự động hóa

Một trong những ngành truyền thống lâu đời nhất, ngành nông nghiệp, đangnhanh chóng trở thành một ngành công nghệ cao thú vị, thu hút các chuyên gia, doanhnghiệp và nhà đầu tư mới

Những con robot trong lĩnh vực nông nghiệp đang gia tăng năng lực sản xuất chonông dân bằng nhiều cách khác nhau Từ máy bay không người lái đến máy kéo tựđộng, đến cánh tay robot

- Ứng dụng của robot trong nông nghiệp

Robot nông nghiệp tự động hóa các công việc chậm chạp, lặp đi lặp lại và nhàmchán cho nông dân, cho phép họ tập trung hơn vào việc cải thiện năng suất sản xuất ởquy mô tổng thể Những robot phổ biến nhất trong nông nghiệp được sử dụng để:

• Gặt và thu hái

• Kiểm soát cỏ dại

• Tự động cắt, tỉa, gieo hạt, phun thuốc và tỉa thưa

• Lai tạo giống mới

• Phân loại và đóng gói nông sản

• Thống nhất chuỗi cung ứng

Gặt hái là một trong những đóng góp phổ biến nhất của robot trong nông nghiệp.Nhờ vào tính chính xác và tốc độ, chúng giúp cải thiện sản lượng và giảm sự lãng phíkhi thu hoạch

Tuy nhiên, những ứng dụng này có thể khó tự động hóa Ví dụ, một hệ thốngrobot được thiết kế để hái ớt ngọt gặp rất nhiều trở ngại Hệ thống nhận diện hình ảnhphải xác định vị trí và độ chín của quả ớt trong điều kiện khắc nghiệt, bao gồm bụi,cường độ ánh sáng thay đổi, nhiệt độ thay đổi và những chuyển động do gió tạo ra

Không dừng lại ở đó, ngay cả khi đã có hệ thống nhận diện hình ảnh tiên tiến, nhữngkhó khăn khác vẫn cần được giải quyết Cánh tay robot cần phải phân tách môi trường

có nhiều chướng ngại vật để có thể khéo léo nắm bắt và hái quả ớt chín một cách nhẹnhàng Cánh tay robot nông nghiệp phải linh hoạt trong môi trường nhiều biến động và

đủ chính xác để không làm hỏng ớt khi hái

Robot làm cỏ và phun thuốc cực kỳ hiệu quả trong việc giảm sử dụng hóa chấtnông nghiệp trong khi các robot khác giúp xác định vị trí và loại bỏ cỏ dại mà khôngcần bất kỳ sự hỗ trợ nào của con người

Ở các trang trại chăn nuôi bò sữa, các hệ thống robot hiện nay thường được triểnkhai để vắt sữa Dù robot chỉ chịu trách nhiệm 1 tỷ lệ nhỏ trong toàn bộ quá trình chănnuôi lấy sữa, nhưng liên minh châu âu EU đã dự đoán rằng khoảng 50% tổng đàn giasúc châu u sẽ được vắt sữa bằng robot vào năm 2025

2.3 Công nghệ máy bay không người lái (Drone) và giám sát cây trồng

Công nghệ máy bay không người lái tuy đã được thử nghiệm và áp dụng từ lâu,nhưng chỉ mới được áp dụng vào lĩnh vực nông nghiệp gần đây, giúp thúc đẩy sự pháttriển của nông nghiệp chính xác

Tính linh hoạt của máy bay không người lái đã mang lại nhiều giải pháp khácnhau để cải thiện các quy trình nông nghiệp hiện có, bao gồm:

- Phân tích đất và địa hình

Máy bay không người lái có thể tái tạo bản đồ 3D một cách nhanh chóng với chiphí rất rẻ Các dữ liệu này sau đó sẽ được sử dụng để thiết kế các mô hình gieo hạt vàtạo ra nhiều ứng dụng khác ví dụ như quản lý hàm lượng nitơ trong đất

• Chất lượng hình ảnh sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu có thời tiết xấu

Tuy nhiên, thiết bị bay không người lái có thể giám sát cây trồng chính xác hơn,thường xuyên hơn Chúng cung cấp dữ liệu chất lượng cao giúp người nông dân thuthập đầy đủ thông tin chi tiết về sự phát triển cây trồng và có thể tìm ra những hoạtđộng trồng trọt kém hoặc không hiệu quả

Hình 1: Phân tích đánh giá sức khỏe cây trồng bằng drone

Máy bay không người lái cũng có thể được sử dụng để tạo ra các hình ảnh đaquang phổ của cây trồng (dựa trên lượng ánh sáng xanh lục và mức độ phản chiếu tiahồng ngoại) Những hình này sẽ được phân tích để theo dõi những thay đổi về sứckhỏe và sự trưởng thành của cây trồng Khả năng đánh giá sức khỏe của cây trồng mộtcách nhanh chóng và chính xác là ưu tiên vô giá đối với người nông dân Ví dụ, nếuxác định sớm nguy cơ nhiễm bệnh do vi khuẩn hoặc nấm, người nông dân có thể triểnkhai các biện pháp phòng ngừa dịch

- Thủy lợi

Nông nghiệp chiếm phần lớn (70%) lượng nước ngọt được sử dụng trên thế giới nhiều hơn gấp đôi so với hoạt động sản xuất công nghiệp (23%) Áp dụng máy baykhông người lái vào quá trình giám sát tình trạng thủy lợi trên các nông trại sẽ mang

-lại nhiều lợi ích cho nhà nông Các UAV (Unmanned aerial vehicle) được trang bị thiết

bị giám sát đặc biệt được sử dụng để xác định những khu vực đang gặp tình trạng thiếunước Cảm biến hồng ngoại và cảm biến nhiệt được sử dụng để chụp toàn bộ cánhđồng, cho phép chẩn đoán và nhận biết các khu vực nhận quá nhiều hoặc quá ít nước.Chúng cũng cho phép tính toán chỉ số thực vật (mật độ và sức khỏe của thảm thực vật)trong giai đoạn phát triển, giúp quản lý cây trồng tốt hơn

- Phun thuốc

Với khả năng điều chỉnh độ cao và bám địa hình một cách linh hoạt, máy baykhông người lái rất phù hợp để phun thuốc cho cây trồng với độ chính xác cao Cácnghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng máy bay không người lái có thể tăng tốc độ phunlên gấp 5 lần so với các loại máy móc khác

- Gieo hạt

Hệ thống gieo trồng bằng máy bay đang được phát triển với mục tiêu giảm đáng

kể chi phí lao động bằng cách sử dụng khí nén để bắn vỏ hạt trực tiếp xuống đất, giúpgiảm đáng kể chi phí lao động cho hoạt động trồng trọt so với cách truyền thống

2.4.1 Quản lý loài

- Nhân giống loài

Nhân giống loài là một quá trình tìm kiếm các gen cụ thể có khả năng thích ứngvới biến đổi khí hậu, khả năng kháng bệnh cũng như mang giá trị dinh dưỡng hoặchương vị tốt hơn Học máy, cụ thể là các thuật toán học sâu, lấy dữ liệu thực địa hàngthập kỷ để phân tích hiệu suất cây trồng ở các vùng khí hậu khác nhau và các đặc điểmmới được phát triển trong quá trình này Dựa trên dữ liệu này, họ có thể xây dựng một

mô hình xác suất dự đoán gen nào có nhiều khả năng sẽ đóng góp một hoặc nhiều đặcđiểm có lợi cho giống cây trồng.

- Nhận dạng loài

Trong khi cách tiếp cận truyền thống của con người để phân loại thực vật là sosánh màu sắc và hình dạng của lá, học máy có thể cung cấp kết quả chính xác hơn vànhanh hơn khi phân tích hình thái gân lá, vốn mang nhiều thông tin hơn về các đặctính của cây trồng

2.4.2 Quản lý điều kiện địa hình

- Quản lý đất đai

Đối với các chuyên gia nông nghiệp, đất là tài nguyên thiên nhiên không đồngnhất, với các quá trình hình thành phức tạp và cơ chế hoạt động không rõ ràng Chỉriêng nhiệt độ của đất có thể cung cấp thông tin chi tiết về tác động của biến đổi khíhậu đối với toàn khu vực Các thuật toán học máy nghiên cứu các quá trình bay hơi, độ

ẩm và nhiệt độ của đất để hiểu các biến đổi của hệ sinh thái và ảnh hưởng của nó đốivới quá trình sản xuất nông nghiệp

- Quản lý nước

Hiện tại, các ứng dụng dựa trên nền tảng Machine Learning (ML) đã được ápdụng trong việc ước tính lượng nước bốc hơi hàng ngày, hàng tuần hoặc hàng tháng,cho phép nhà nông sử dụng hiệu quả hơn các hệ thống tưới tiêu và dự đoán nhiệt độđiểm sương hàng ngày, giúp dự báo thời tiết và ước tính lượng bốc hơi và bay hơi

2.4.3 Quản lý cây trồng

- Dự đoán năng suất

Dự đoán năng suất là một trong những nhiệm vụ quan trọng và phổ biến nhấttrong nông nghiệp chính xác Các phương pháp tiếp cận hiện đại đã vượt xa dự đoánđơn giản dựa trên dữ liệu lịch sử khi công nghệ thị giác máy tính được áp dụng đểphân tích đa chiều, toàn diện về cây trồng, thời tiết và điều kiện kinh tế để tận dụng tối

đa sản lượng thu hoạch

- Chất lượng cây trồng

Việc phát hiện và phân loại chính xác các đặc tính chất lượng của cây trồng cóthể làm tăng giá thành sản phẩm và giảm lãng phí trong quá trình sản xuất Khác vớicác chuyên gia là con người, máy móc có thể sử dụng các dữ liệu không rõ ràng hoặc

vô nghĩa kết nối lại với nhau để tìm ra những phẩm chất mới đóng vai trò quan trọngtrong chất lượng tổng thể của cây trồng

- Phát hiện sâu bệnh

Cả trong điều kiện ngoài trời và trong nhà kính, nhiệm vụ quan trọng nhất trongviệc kiểm soát sâu bệnh là phun thuốc bảo vệ thực vật đồng đều theo diện tích câytrồng Để có hiệu quả, phương pháp này đòi hỏi lượng thuốc trừ sâu đáng kể, dẫn đếnchi phí cao và gây ảnh hưởng đến môi trường Công nghệ học máy được áp dụng đểkiểm soát lượng hóa chất đầu vào và sử dụng hiệu quả theo thời gian, địa điểm

2.4.4 Quản lý chăn nuôi

- Chăn nuôi gia súc: Tương tự như quản lý cây trồng, học máy có khả năng dự

đoán và ước tính chính xác các thông số sản xuất để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế củacác hệ thống chăn nuôi, chẳng hạn như chăn nuôi gia súc và sản xuất trứng Ví dụ: các

hệ thống dự đoán có thể ước tính trọng lượng trong tương lai trước 150 ngày giúpngười chăn nuôi thay đổi chế độ ăn và điều kiện chăn nuôi một cách chủ động

Hình 2: Những xu hướng công nghệ trong Nông nghiệp số hiện nay

Kết luận: Theo nghiên cứu của nhóm Stanford GSB, một cuộc khảo sát với

những nông dân Mỹ sử dụng công nghệ chính xác đã thống kê được chi phí giảm trungbình 15% và năng suất tăng 13% Số liệu đó cho thấy, so với phương pháp kinh doanhtruyền thống, việc áp dụng các xu hướng chuyển đổi số vào trong lĩnh vực nôngnghiệp hiện nay có thể giúp các doanh nghiệp tối ưu đáng kể nguồn chi phí hoạt động.Cùng với sự chuyển mình nhanh chóng, mạnh mẽ của Cuộc Cách mạng Công nghiệplần thứ tư, những lợi ích và tiềm năng của công nghệ, của số hóa là không thể bàn cãi

Vì vậy các doanh nghiệp và người nông dân cần nắm bắt nhanh chóng, kịp thời để tậndụng cơ hội chuyển dịch, tăng trưởng quy mô, từ đó tạo dựng một nền Nông nghiệp sốcủa Việt Nam vững mạnh và đạt được những giá trị to lớn