Sự phát triển nhanh của trí tuệ nhân tạo, tự động hóa, dữ liệu lớn và công nghệ sinh học đang làm thay đổi sâu sắc phương thức con người sản xuất lương thực, sử dụng tài nguyên và tạo ra năng lượng. Trong bối cảnh đó, Nông nghiệp thông minh không còn là một lựa chọn mang tính thử nghiệm, mà đang trở thành hướng phát triển quan trọng để bảo đảm an ninh lương thực, thích ứng với biến đổi khí hậu, giảm phụ thuộc vào tài nguyên hóa thạch và nâng cao giá trị của sinh khối nông nghiệp.
Thế giới đang đứng trước những chuyển đổi lớn chưa từng có
Nền kinh tế toàn cầu đang đồng thời chịu tác động của nhiều quá trình chuyển đổi: dân số tiếp tục gia tăng, biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp, tài nguyên đất và nước ngày càng chịu nhiều sức ép, trong khi trí tuệ nhân tạo và tự động hóa phát triển với tốc độ rất nhanh.
Theo World Population Prospects 2024 của Liên Hợp Quốc, dân số thế giới được dự báo tiếp tục tăng trong khoảng 50-60 năm tới và đạt đỉnh khoảng 10,3 tỷ người vào giữa thập niên 2080. Các dự báo hiện hành cũng cho thấy dân số toàn cầu có thể đạt khoảng 9,7 tỷ người vào năm 2050. Điều đó đồng nghĩa với nhu cầu ngày càng lớn về lương thực, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu sinh học và năng lượng, trong khi diện tích đất canh tác và nguồn nước không thể tăng tương ứng.
Cùng với áp lực dân số, hệ thống nông nghiệp – thực phẩm hiện vừa chịu tác động nặng nề của biến đổi khí hậu, vừa là một nguồn phát thải đáng kể. Ngân hàng Thế giới ước tính hệ thống nông nghiệp – thực phẩm tạo ra gần một phần ba tổng lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu, tương đương khoảng 16 tỷ tấn CO₂ tương đương mỗi năm. Tuy nhiên, đây cũng là một trong số ít lĩnh vực có khả năng đồng thời giảm phát thải và hấp thụ carbon thông qua đất, cây trồng, rừng và các hệ sinh thái nông nghiệp.
Bài toán của nông nghiệp trong tương lai không đơn thuần là sản xuất nhiều hơn. Nông nghiệp phải tạo ra nhiều giá trị hơn trên mỗi đơn vị đất, nước, năng lượng và vật tư đầu vào, đồng thời hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường.
Chuyển dịch năng lượng mở rộng vai trò của nông nghiệp
Dầu mỏ vẫn giữ vai trò lớn trong nền kinh tế thế giới. Theo IEA, nhu cầu dầu toàn cầu năm 2024 tăng khoảng 0,8%, tương đương 830 nghìn thùng mỗi ngày, lên mức khoảng 193 EJ. Tuy nhiên, tốc độ tăng đã giảm rõ rệt so với mức 1,9% của năm 2023, trong bối cảnh xe điện phát triển, hiệu quả năng lượng được cải thiện và nhiều nền kinh tế đẩy mạnh chuyển đổi xanh.
Trong báo cáo Oil 2025, IEA dự báo nhu cầu dầu thế giới chỉ tăng thêm khoảng 2,5 triệu thùng/ngày trong giai đoạn đến năm 2030, trong khi năng lực sản xuất có thể tăng thêm 5,1 triệu thùng/ngày, đạt khoảng 114,7 triệu thùng/ngày. Những con số này cho thấy thế giới chưa chấm dứt sử dụng dầu mỏ trong tương lai gần, nhưng động lực tăng trưởng của nền kinh tế năng lượng đang dần chuyển sang các nguồn năng lượng ít carbon hơn.
Sự chuyển dịch này tạo ra một vai trò mới cho nông nghiệp. Sinh khối từ cây trồng, phụ phẩm và chất thải hữu cơ có thể được sử dụng để sản xuất:
- Ethanol và biodiesel;
- Nhiên liệu hàng không bền vững;
- Khí sinh học và nhiên liệu rắn;
- Vật liệu sinh học;
- Nhựa phân hủy sinh học;
- Hóa chất nền sinh học;
- Enzyme, protein và các hoạt chất có giá trị cao.
IEA dự báo tỷ trọng năng lượng tái tạo trong giao thông sẽ tăng từ khoảng 4% hiện nay lên 6% vào năm 2030. Bên cạnh điện tái tạo sử dụng cho xe điện, nhiên liệu sinh học lỏng vẫn giữ vai trò đáng kể, đặc biệt tại Brazil, Indonesia, Ấn Độ, châu Âu và Canada. IEA cũng đã điều chỉnh tăng 50% dự báo về mức tăng nhu cầu nhiên liệu sinh học lỏng đến năm 2030 so với dự báo trước đó.
Riêng nhiên liệu hàng không bền vững được dự báo tăng từ khoảng 1 tỷ lít năm 2024 lên 9 tỷ lít vào năm 2030. Đây là một ví dụ cho thấy sinh khối nông nghiệp trong tương lai có thể trở thành nguyên liệu của các ngành công nghiệp vốn phụ thuộc rất lớn vào dầu mỏ.
Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mở rộng vô hạn diện tích cây trồng để sản xuất nhiên liệu. Mô hình bền vững phải ưu tiên phụ phẩm, chất thải hữu cơ, nguyên liệu cellulose và các nguồn sinh khối không cạnh tranh trực tiếp với lương thực. Đây chính là nơi Nông nghiệp thông minh, công nghệ sinh học và kinh tế tuần hoàn gặp nhau.
AI đang làm thay đổi bản chất của sản xuất nông nghiệp
Trong phương thức sản xuất truyền thống, nhiều quyết định được đưa ra chủ yếu dựa trên kinh nghiệm: khi nào gieo trồng, tưới bao nhiêu nước, bón lượng phân nào, thời điểm thu hoạch ra sao hoặc khu vực nào đang có nguy cơ sâu bệnh.
Trong Nông nghiệp thông minh, các quyết định này ngày càng được hỗ trợ bởi dữ liệu thời gian thực và các mô hình dự báo. Dữ liệu có thể được thu nhận từ:
- Cảm biến đất, nước và môi trường;
- Trạm khí tượng tự động;
- Thiết bị internet vạn vật;
- Camera và hệ thống thị giác máy tính;
- Máy bay không người lái;
- Ảnh vệ tinh và hệ thống thông tin địa lý;
- Máy móc, robot và thiết bị nông nghiệp tự động.
AI có khả năng xử lý lượng dữ liệu rất lớn để nhận diện mẫu hình, phát hiện bất thường và hỗ trợ ra quyết định. Chẳng hạn, hệ thống có thể dự báo nhu cầu tưới theo từng khu vực, nhận diện sớm triệu chứng sâu bệnh qua hình ảnh, ước tính năng suất, phân loại nông sản, điều khiển môi trường nhà kính hoặc tối ưu lịch thu hoạch.
Báo cáo The State of Food and Agriculture 2022 của FAO, được xây dựng trên cơ sở phân tích 27 trường hợp nghiên cứu, nhận định rằng tự động hóa có thể giúp sản xuất nông nghiệp năng suất hơn, có khả năng chống chịu tốt hơn, sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn, nâng cao chất lượng sản phẩm và cải thiện tính bền vững môi trường. FAO đồng thời nhấn mạnh rằng công nghệ chỉ tạo ra tác động tích cực khi người sản xuất, kể cả các nông hộ quy mô nhỏ, có điều kiện tiếp cận hạ tầng, tài chính, dữ liệu và đào tạo phù hợp.
Vì vậy, Nông nghiệp thông minh không đơn giản là đưa một thiết bị hiện đại vào đồng ruộng. Đó là quá trình tích hợp: khoa học nông nghiệp + công nghệ sinh học + dữ liệu + AI + tự động hóa + quản trị tài nguyên.
Công nghệ không thay thế hoàn toàn kiến thức nông nghiệp. Trái lại, AI chỉ có thể tạo ra quyết định hữu ích khi dữ liệu được đặt trong bối cảnh sinh học của cây trồng, vật nuôi, đất, nước, khí hậu và hệ sinh thái.
- Từ sản xuất nông sản đến quản trị toàn bộ chuỗi giá trị: Tầm quan trọng của Nông nghiệp thông minh còn nằm ở việc mở rộng phạm vi ứng dụng ra ngoài khâu canh tác.
- Chọn tạo và nhân giống: Công nghệ dữ liệu, chỉ thị phân tử, phân tích kiểu hình, mô hình dự báo và AI có thể hỗ trợ rút ngắn quá trình tuyển chọn giống, xác định những đặc tính phù hợp với điều kiện hạn, mặn, nhiệt độ cao hoặc yêu cầu chất lượng của thị trường.
- Sản xuất công nghệ cao: Cảm biến, IoT, drone, robot và hệ thống điều khiển có thể giúp quản lý chính xác nước tưới, dinh dưỡng, sâu bệnh, vi khí hậu và năng lượng. Vật tư được sử dụng đúng vị trí, đúng thời điểm và đúng nhu cầu thay vì áp dụng đồng đều trên toàn bộ diện tích.
- Thu hoạch, chế biến và bảo quản: AI và tự động hóa có thể được sử dụng để xác định độ chín, phân loại chất lượng, phát hiện khuyết tật, dự báo thời hạn bảo quản và điều chỉnh điều kiện kho lạnh. Điều này có ý nghĩa đặc biệt đối với rau quả, thủy sản và các sản phẩm có thời gian bảo quản ngắn.
- Truy xuất nguồn gốc và quản trị thị trường: Dữ liệu số hỗ trợ theo dõi hành trình sản phẩm từ giống, vật tư, vùng trồng đến thu hoạch, chế biến và phân phối. Đây là cơ sở để đáp ứng yêu cầu về chất lượng, an toàn thực phẩm, chỉ dẫn địa lý, chứng nhận môi trường và minh bạch chuỗi cung ứng.
- Khai thác phụ phẩm và kinh tế tuần hoàn: Phụ phẩm không còn được xem đơn thuần là chất thải. Rơm rạ, trấu, bã mía, bã sắn, vỏ cà phê, thân ngô và nhiều nguồn sinh khối khác có thể được chuyển hóa thành thức ăn chăn nuôi, phân hữu cơ, biochar, nhiên liệu sinh học, enzyme, vật liệu sinh học hoặc các hợp chất có giá trị.
Nông nghiệp thông minh có thể hỗ trợ từ khâu lập bản đồ nguồn sinh khối, dự báo sản lượng, tổ chức thu gom đến lựa chọn công nghệ chế biến phù hợp. Khi đó, hiệu quả của nông nghiệp không chỉ được đánh giá bằng năng suất nông sản chính, mà bằng tổng giá trị tạo ra từ toàn bộ dòng vật chất của quá trình sản xuất.
Nhu cầu nhân lực sẽ thay đổi như thế nào?
AI có thể tự động hóa nhiều thao tác, nhưng đồng thời tạo ra nhu cầu đối với một nhóm nhân lực mới có khả năng làm việc ở giao điểm giữa nông nghiệp và công nghệ.
Thị trường lao động trong lĩnh vực này cần những người có thể:
- Hiểu đặc điểm sinh học của cây trồng và vật nuôi;
- Vận hành cảm biến, drone và thiết bị tự động;
- Thu thập, xử lý và diễn giải dữ liệu nông nghiệp;
- Ứng dụng ai để hỗ trợ dự báo và ra quyết định;
- Quản lý đất, nước, dinh dưỡng và môi trường;
- Tổ chức sản xuất tại trang trại công nghệ cao;
- Kiểm soát chất lượng, chế biến và bảo quản nông sản;
- Phát triển sản phẩm từ phụ phẩm và sinh khối;
- Quản trị chuỗi cung ứng và truy xuất nguồn gốc;
- Đánh giá hiệu quả môi trường và phát thải carbon.
Do đó, người học Nông nghiệp thông minh không bị giới hạn trong vai trò sản xuất trực tiếp tại đồng ruộng. Cơ hội nghề nghiệp có thể mở rộng đến doanh nghiệp giống, trang trại công nghệ cao, công ty công nghệ, cơ sở chế biến, trung tâm dữ liệu, doanh nghiệp xuất khẩu, cơ quan quản lý, viện nghiên cứu và các dự án phát triển bền vững.
Nông nghiệp thông minh trong chiến lược phát triển của Việt Nam
Tại Việt Nam, phát triển Nông nghiệp thông minh không chỉ là xu hướng của ngành nông nghiệp mà còn là một nội dung quan trọng trong chiến lược phát triển khoa học, công nghệ và chuyển đổi số quốc gia.
Nghị quyết số 57-NQ/TW ngày 22/12/2024 của Bộ Chính trị đã xác định phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia là động lực quan trọng để tạo đột phá về năng suất, chất lượng, năng lực cạnh tranh và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao. Trong bối cảnh đó, các công nghệ như trí tuệ nhân tạo (AI), dữ liệu lớn (Big Data), Internet vạn vật (IoT), robot và công nghệ sinh học được xem là nền tảng cho quá trình hiện đại hóa nhiều lĩnh vực kinh tế, trong đó có nông nghiệp. Trước đó, Quyết định số 749/QĐ-TTg ngày 03/6/2020 của Thủ tướng Chính phủ về Chương trình Chuyển đổi số quốc gia đã xác định nông nghiệp là một trong tám lĩnh vực ưu tiên chuyển đổi số, hướng tới phát triển nông nghiệp chính xác, quản trị sản xuất dựa trên dữ liệu, truy xuất nguồn gốc và thương mại điện tử. Đối với ngành nông nghiệp, Quyết định số 150/QĐ-TTg ngày 28/01/2022 phê duyệt Chiến lược phát triển nông nghiệp và nông thôn bền vững giai đoạn 2021–2030, tầm nhìn đến năm 2050 đã nhấn mạnh yêu cầu phát triển nền nông nghiệp hiện đại, xanh, hiệu quả, có trách nhiệm và bền vững; đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ, chuyển đổi số, kinh tế tuần hoàn và nâng cao giá trị gia tăng của sản phẩm nông nghiệp.
Việt Nam có nhiều lợi thế về đa dạng sinh học, điều kiện sinh thái phong phú, nguồn sinh khối và phụ phẩm nông nghiệp dồi dào. Tuy nhiên, sản xuất vẫn đối mặt với những thách thức như quy mô nhỏ lẻ, biến đổi khí hậu, chi phí đầu vào gia tăng, tổn thất sau thu hoạch và yêu cầu ngày càng cao của thị trường quốc tế. Trong bối cảnh đó, Nông nghiệp thông minh được xem là hướng phát triển phù hợp, giúp chuyển đổi từ mô hình tăng trưởng dựa chủ yếu vào mở rộng đầu vào sang mô hình tạo giá trị dựa trên khoa học, công nghệ, dữ liệu, đổi mới sáng tạo và quản trị hiệu quả.
Đào tạo Nông nghiệp thông minh: Chuẩn bị nhân lực cho tương lai
Từ năm 2026, Khoa Sinh – Nông nghiệp – Môi trường, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng triển khai đào tạo ngành Nông nghiệp thông minh, nhằm góp phần cung cấp nguồn nhân lực và giải pháp công nghệ cho quá trình hiện đại hóa nông nghiệp.
Chương trình được định hướng trên nền tảng liên ngành giữa sinh học, nông nghiệp, công nghệ, chế biến và môi trường. Người học được chuẩn bị để tham gia vào toàn bộ chuỗi giá trị thông qua ba định hướng chuyên môn:
- Chọn tạo và nhân giống: Trang bị kiến thức và kỹ năng về giống cây trồng, nhân giống, ứng dụng công nghệ sinh học và lựa chọn nguồn vật liệu phù hợp với điều kiện sản xuất.
- Sản xuất nông nghiệp công nghệ cao: Ứng dụng cảm biến, IoT, drone, GIS, viễn thám, tự động hóa, AI và quản trị dữ liệu vào tổ chức, giám sát và tối ưu quá trình sản xuất.
- Chế biến và bảo quản sau thu hoạch: Nâng cao giá trị nông sản thông qua công nghệ chế biến, bảo quản, kiểm soát chất lượng, phát triển sản phẩm và khai thác hiệu quả phụ phẩm.
Sự kết hợp này giúp người học không chỉ biết vận hành công nghệ, mà còn hiểu rõ đối tượng sinh học, quy trình sản xuất và tác động môi trường. Đây là năng lực quan trọng bởi tương lai của nông nghiệp không nằm ở một công nghệ riêng lẻ, mà ở khả năng kết nối công nghệ với thực tiễn sản xuất.
Không chỉ là ngành trồng trọt, mà là ngành công nghệ tạo ra giá trị bền vững
Trong kỷ nguyên AI, Nông nghiệp thông minh cần được nhìn nhận như một ngành công nghệ dựa trên nền tảng sinh học và nông nghiệp.
Ngành này tham gia giải quyết đồng thời nhiều vấn đề lớn:
- Bảo đảm an ninh lương thực cho dân số gia tăng;
- Thích ứng với biến đổi khí hậu;
- Tiết kiệm đất, nước, năng lượng và vật tư;
- Nâng cao năng suất và chất lượng nông sản;
- Giảm tổn thất sau thu hoạch;
- Phát triển nhiên liệu và vật liệu có nguồn gốc sinh học;
- Biến phụ phẩm thành nguồn tài nguyên;
- Giảm phát thải và thúc đẩy kinh tế tuần hoàn;
- Tạo ra những việc làm mới gắn với dữ liệu và công nghệ.
AI có thể phát triển nhanh đến mức khó dự đoán, nhưng AI không thể tự mình tạo ra cây trồng, đất đai, nước, sinh khối hay hệ sinh thái. Giá trị của công nghệ chỉ được hiện thực hóa khi có đội ngũ nhân lực hiểu cả công nghệ lẫn quy luật của sự sống.
Vì thế, đầu tư cho đào tạo Nông nghiệp thông minh chính là đầu tư cho năng lực bảo đảm lương thực, quản trị tài nguyên, phát triển kinh tế sinh học và xây dựng nền nông nghiệp xanh trong tương lai.
Nông nghiệp thông minh không phải là ngành nông nghiệp của quá khứ được bổ sung thêm thiết bị hiện đại. Đó là ngành công nghệ của tương lai, nơi AI, dữ liệu, sinh học và tư duy phát triển bền vững cùng tạo ra giá trị cho con người và môi trường.
Thông tin ngành đào tạo
NGÀNH NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH
Khoa Sinh – Nông nghiệp – Môi trường
Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng
Địa chỉ: 459 Tôn Đức Thắng, Hòa Khánh, Đà Nẵng
Điện thoại: 0335 386 507
Website: bio-env.ued.udn.vn
Facebook: facebook.com/baes.ued.udn