“农”是人类发展的源头，农业给人类带来了稳定的食物来源，让人类有了生存的资本。从刀耕火种到现代文明，农业该如何发展一直是人类生存发展的核心问题。

据粮农组织报告预测，到2050年，世界人口将接近100亿，对于生命的延续和社会经济的发展来说，农业将日益成为一个深入人心的关键角色。

相较于传统的面朝黄土背朝天的务农模式，数字赋能，为农业农村发展打开了新的空间，创造了新的可能。

当前，互联网、云计算、大数据以及人工智能等先进技术的发展，为传统农业转型升级和乡村治理现代化创造了前所未有的机遇，农业生产向着精细化、数字化和智能化迈进。那么，农村地区如何借助数字技术助力农业走向4.0时代，向可持续发展的新模式转化？

2021年11月发表于期刊《Journal of Agricultural Sciences》中的一篇论文《Digital Transformation for Sustainable Future -Agriculture 4.0: A review》，总结了从农业1.0到农业4.0的发展路径，并强调以智能农业为特征的农业4.0发展模式能够促使农业规模化、标准化、产业化发展，将潜在的生产能力挖掘出来并有效提升，实现可持续发展。

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本期的《深读》专栏由浙江大学管理学院在读博士生刘雅媛带来对论文《面向可持续未来的数字化转型——农业4.0: 综述》的深度解析。

01 从农业1.0到农业4.0

农业是人类文明的基石之一。从1.0到4.0，农业在不断地演变和发展。

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农业1.0：

这一时期的农业主要依靠人力和动物力量进行耕种，没有机械化、化肥、农药等现代农业科技，农业生产基本上是为了自给自足，没有太多的贸易和市场化。

农业2.0：

农业2.0时期，农业开始工业化，机械化和化肥的使用成为农业发展的主要特点，农业机械用于土壤耕作、播种、除草、灌溉和收获，粮食产量增加，手工作业减少，但同时对环境造成一定破坏，如农药和除草剂的滥用、温室气体排放等。这个时期的农业生产效率大大提高，农业产品的质量也有所提高。

农业3.0：

农业3.0也被称为 “精准农业”，它的出现得益于计算机和电子技术的进步。

由于提高了农业系统的运行性能，这些发展节省了机械使用的能源和灌溉用水，减少了田间化学品的使用。

根据国际精准农业协会（The International Society of Precision Agriculture）的定义：“精准农业是一种管理策略，它收集、处理和分析时间、空间和个人数据，并将其与其他信息相结合，以指导特定地点、植物或动物的管理决策，从而提高资源效率、生产率、质量、盈利能力和可持续性。”

精准农业通常利用卫星技术对作物、田地和动物进行实时管理，不仅能为解决粮食问题提供解决方案，而且有可能成为重建和加强未来高效和可持续粮食系统的宝贵工具。

农业4.0：智能农业

由于新兴数字技术（数字化、自动化和人工智能）的出现，农业开始走向4.0时代。

农业4.0找到了农业和环境问题的解决方案，包括从作物和牲畜生产到除草、虫害控制以及收获等各种农业技术，应用在监测、控制、预测、物流等农业生产的多个环节。

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相比于农业3.0，农业4.0主要有两方面革新。第一，使用传感器、无人机和区块链等新的先进技术来延续精准农业，使更多生产活动实现自动化并提高数据的精准度和可获得性。第二，农业4.0实现了“农业互联网”——即对应用于整个供应链的数据进行智能化使用和分析，而不仅仅局限与生产环节，从而降低成本并提高农产品的质量和可追溯性。

农业4.0时期，农业生产将更加数字化、智能化、自动化和生态化。在这个时期，农业生产过程中的各种决策、管理和操作将更多地由人工智能和机器人来完成。例如我国上海今年研发出一款全自动驾驶插秧机器人，已经能够在北斗导航系统、5G信号以及激光雷达和陀螺仪等传感器的指挥下，行进到农田指定的位置，根据指令把一株株秧苗插进稻田，1小时能够完成5亩稻田的插秧。

02 数字技术如何助力农业走向4.0时代？

过去几年，在新冠疫情影响全球粮食供应链的同时，农业部门也面临着许多全球性问题，如全球变暖、环境污染、气候变化和天气灾害，水资源短缺、能源短缺和粮食不足导致区域冲突加剧，农业可持续发展成为重要议题。根据粮农组织和世界银行的报告，通过数字化转型向智能农业过渡，能够解决农业和农村地区面临的众多挑战。

数字技术助力农业走向4.0时代，主要有以下三方面优势：

连通性

通过使用数字硬件和软件等新工具，使得农业知识网络和农业食品价值交换中的数据互联互通。如下图所示，三种技术(传感器、机器人自动化和数字数据)将数据充分连接，并通过边缘计算和云计算协同工作，从而实现更高效率的农业生产。

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透明度

农业实践的深度连接和信息互动对农业部门的所有利益相关者都很重要，包括消费者和监管者。透明地传递到任何地方的数字信息流将提供农民之间的信任以及与技术的互动。数字化的农业知识和建议网络对于农业创新的转型至关重要。透明度能够提供具有广泛连接的信息交互。在农业生产中，信息、数据的透明度对农业生产中所有的利益相关者都很重要，包括消费者和监管机构在内，足够透明的信息和数据会使他们产生深度连接和互动，农民之间也会彼此信任，对于技术进行更多的沟通。

治理

随着农业食品系统的数字化，农业部门可以更好地平衡农业可持续发展的优先事项。例如农业管理部门可以利用数字化，更好地平衡农业发展与环境之间的关系，在发展农业的同时也保护好生态环境。

当传统的农业方法不再适用时，我们就需要通过农业4.0来提高农业生产力、降低成本。事实上，现代技术也会使农业更加环保和高效。农业部门可以通过技术改进，优化农业生产效率，提高质量，减少碳足迹，降低风险等，从而实现农业的可持续发展。

03 走向农业4.0的挑战

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我国是一个农业大国，发展智能农业，是传统农业转型升级的现实需求，也是现代信息技术发展到一定阶段的产物。但目前来看，我国智能农业还处在起步阶段，推进智能农业是一项长期且艰巨的工程，面临诸多挑战。

例如大多数农村地区仍然存在着人才短缺、设备或软件服务成本较高、传感器精度不准、获取数据难、核心技术缺乏以及可应用的实际环境较少、资金支持力度有限等多种问题。

同时，农民在向智能农业过渡的过程中也面临着巨大的挑战，因为他们在思想上相对保守，大多数情况下他们采用新技术仅仅是因为其有用性，因此，数字化的产品和服务必须功能完备且操作简单，且优质低价、无障碍和足够安全。

原文：Dayioglu, MA and Turker, U. (2021). Digital Transformation for Sustainable Future -Agriculture 4.0: A review. Journal of Agricultural Sciences, 27 (4) , pp.373-399.

刘雅媛简介：

浙江大学2019级管理科学与工程在读直博生，目前研究方向为在线付费知识平台、医疗健康信息系统。

编辑：王红岩

审核：童  昱  郭  莹