Ngành Nông nghiệp Việt Nam đang bị cạnh tranh về nhân công, tài nguyên đất và nước bởi quá trình đô thị hóa, phát triển công nghiệp và dịch vụ. Việc sử dụng quá mức vật tư đầu vào và tài nguyên thiên nhiên đang trở thành vấn đề “nóng” và vấn đề môi trường cũng làm cản trở tăng năng suất lao động, vị thế cạnh tranh của Việt Nam.

Để hàng hóa nông sản của Việt Nam có độ tin cậy, chất lượng và an toàn cần phải tiếp cận khoa học công nghệ mới giúp “tăng giá trị, giảm đầu vào”. Do vậy, việc xác định các công nghệ mà ngành Nông nghiệp cần ưu tiên phát triển trong trung hạn và dài hạn là nhằm đón đầu các xu hướng công nghệ mới trên thế giới.

Với CMCN 4.0, Việt Nam sẽ có điều kiện tiếp thu và ứng dụng những tiến bộ, thành tựu công nghệ của nhân loại, trước hết là công nghệ thông tin, công nghệ số, công nghệ điều khiển và tự động hóa để nâng cao năng suất trong sản xuất đến phân phối và tiêu thụ hàng nông sản.

Điển hình, việc áp dụng khoa học công nghệ mới đã đạt hiệu quả rất cao như trang trại thanh long ở Bình Thuận (áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm của Israel).

Việc ứng dụng điện toán đám mây nhằm cung cấp sản phẩm đầu ra chất lượng cao và an toàn vệ sinh thực phẩm. Bên cạnh đó, ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp còn tăng năng suất sản lượng đáng kể so với cách trồng nông nghiệp kiểu cũ.

Như vậy, điện toán đám mây mang lại nhiều lợi ích to lớn như sự chuẩn hóa sản phẩm và dịch vụ, giảm thiểu chi phí đầu tư, rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, nâng cao chất lượng dịch vụ và linh hoạt trong mô hình kinh doanh, sẵn sàng mở rộng khi cần thiết.

Việt Nam là một nước nông nghiệp nhưng quá trình vận chuyển và xuất khẩu nông sản thường làm hư hại khoảng 40% sản phẩm nông sản, gây thiệt hại lớn đến nền kinh tế.

Hàng hóa nông sản, thủy sản của Việt Nam khi vận chuyển sang nước ngoài bị trả về, do quá trình vận chuyển qua đường biển, kéo dài hàng tháng, do đó bị va đập hay nhiệt độ trong thùng cao và cuối cùng không bán được đã gây thiệt hại lớn cho các DN trong nước.

Do vậy, việc áp dụng điện toán đám mây trong vận chuyển nông sản là rất cần thiết, giúp kiểm soát được nhiệt độ trong xe, tránh cho rau quả, thủy sản bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển.

Sự phát triển của công nghệ sinh học cho phép chọn, tạo ra những giống cây trồng, vật nuôi mới phù hợp với mục đích sử dụng. Điều này tác động mạnh mẽ đến năng suất cũng như chất lượng cây trồng vật nuôi, từ đó tăng giá trị gia tăng trong mỗi sản phẩm nông nghiệp.

Những phát minh mới trong lĩnh vực công nghệ thông tin có thể làm tăng khả năng thích ứng của nông dân trước những thay đổi, bằng cách tăng khả năng tiếp cận thông tin thời tiết và thị trường. Các công nghệ kỹ thuật số có thể giúp nông dân đưa ra quyết định sáng suốt hơn về thời gian và cây trồng nào, cũng như thời gian và nơi bán cây trồng.

CMCN 4.0 biến nông nghiệp không còn là nông nghiệp thuần túy. Công nghệ mới có thể giúp bón phân đúng thời điểm, lượng cần thiết vừa đủ cho cây, tiết kiệm chi phí… được xem là một trong những giải pháp hiệu quả để nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu.

Bên cạnh những cơ hội lớn mang lại cho ngành Nông nghiệp Việt Nam từ cuộc CMCN 4.0 thì cũng còn rất nhiều thách thức đặt ra đòi hỏi ngành Nông nghiệp nước ta cần vượt qua.

Thứ nhất, cũng như các lĩnh vực khác, nông nghiệp cũng đối diện với những thách thức như: dư thừa nguồn lao động nông nghiệp, bất bình đẳng giữa nông dân công nghệ thấp với nông dân công nghệ cao… Các nhà kinh tế Erik Brynjolfsson và Andrew McAfee đã chỉ ra, CMCN 4.0 có thể mang lại sự bất bình đẳng lớn hơn, đặc biệt là ở khả năng phá vỡ thị trường lao động.

Khi tự động hóa thay thế con người trong toàn bộ nền kinh tế, người lao động sẽ bị dư thừa và điều đó làm trầm trọng hơn khoảng cách giữa lợi nhuận so với đồng vốn và lợi nhuận so với sức lao động. Mặt khác, xét về tổng thể, các công việc an toàn và thu nhập cao hơn có thể sẽ gia tăng sau khi công nghệ thay thế dần con người.

Thứ hai, CMCN 4.0 cũng giúp các nước phát triển có thể tự sản xuất lương thực, thực phẩm bằng diện tích đất chỉ bằng 1/100 hay 1/1000 các nước đang phát triển làm, với năng suất cao hơn nhiều lần, dẫn đến hiện tượng các nước phát triển sẽ không sử dụng sản phẩm từ các nước đang phát triển như Việt Nam.

Điều này có thể làm cho khả năng xuất khẩu hàng nông sản của Việt Nam sẽ giảm, tác động đến tăng trưởng kinh tế. Bên cạnh đó, tiềm năng phát triển của Việt Nam còn rất lớn, song thách thức đặt ra là làm sao tranh thủ phát huy tối đa và hiệu quả CMCN 4.0, đặc biệt là tận dụng được tiềm năng cơ cấu dân số trẻ.

Tuy nhiên, dự báo cho thấy, Việt Nam chỉ có thể duy trì cơ cấu dân số này trong khoảng thời gian từ 20 - 25 năm.  Nếu không có chiến lược phù hợp, chậm đổi mới, Việt Nam không chỉ bỏ lỡ thời cơ “vàng” của CMCN 4.0 mà có thể sẽ gánh chịu hệ quả tiêu cực của cuộc cách mạng này.

Thứ ba, trước những lợi ích to lớn của điện toán đám mây, thời gian qua, Chính phủ cũng như các DN tại Việt Nam đã dành một nguồn lực lớn trong việc ứng dụng công nghệ này.

Theo khảo sát về Ứng dụng Điện toán Đám mây tại 500 DN, tổ chức của Việt Nam cho thấy, trong các nước ASEAN, Việt Nam là nước có tốc độ tăng chi tiêu cho điện toán đám mây trong giai đoạn 2010 - 2016 là cao nhất (64,4%/năm), cao hơn hẳn mức bình quân của ASEAN (49,5%) và thế giới (42,5%).

Tuy nhiên, về con số tuyệt đối, mức chi tiêu cho điện toán đám mây của Việt Nam còn rất thấp, thấp hơn 107 lần so với Singapore; 6,5 lần so với Malaysia; 2,4 lần so với Thái Lan và 1,3 lần so với Philippines.

Đây là những con số vừa được Hiệp hội Phần mềm và dịch vụ công nghệ thông tin Việt Nam (VINASA) phối hợp với Trường Chính sách công Lý Quang Diệu công bố tại Hội nghị Điện toán Đám mây Việt Nam năm 2017, với chủ đề “Việt Nam và CMCN 4.0: Thúc đẩy chuyển đổi số với điện toán đám mây”.

Những con số trên phản ánh đúng thực trạng về mảng/lĩnh vực điện toán đám mây tại Việt Nam và hiện vẫn đang tồn tại khá nhiều rào cản trong việc thúc đẩy điện toán đám mây phát triển. Trở ngại trong việc thúc đẩy dịch vụ điện toán đám mây tại Việt Nam không phải là chi phí đầu tư. Rào cản lớn nhất chính là việc dùng phần mềm không bản quyền còn phổ biến.

Sự thiếu hiểu biết về lợi ích của điện toán đám mây, lo ngại về vấn đề bảo mật thông tin và chất lượng dịch vụ điện toán đám mây tại Việt Nam chưa thực sự đảm bảo. Ngoài ra, cơ sở hạ tầng là một trong những yếu tố quan trọng trong việc áp dụng hiệu quả nhất điện toán đám mây tại Việt Nam

Thứ tư, khả năng tiếp thu công nghệ của nông dân và DN kinh doanh nông nghiệp hiện đang là một khâu yếu trong hệ thống đổi mới sáng tạo nông nghiệp của Việt Nam.

Do DN còn thiếu năng động trong nắm vững các quy trình, công cụ mới nên dẫn đến những khiếm khuyết trong hệ thống đổi mới sáng tạo, theo đó việc phát triển các công nghệ mới hay cách làm mới bị tách rời khỏi hoạt động của DN, hoặc DN chỉ tham gia hạn chế trong các quy trình đổi mới sáng tạo.

Đây chính là kết quả của quá trình tiếp thu công nghệ còn tách rời khỏi đổi mới sáng tạo, làm cho DN có năng lực thấp trong tiếp thu và phát triển công nghệ.

Công nghệ robot nông nghiệp sẽ tham gia vào các quá trình tự động hóa nông nghiệp, chẳng hạn như thu hoạch, vận chuyển trái cây, làm đất, nhổ cỏ, gieo trồng, tưới tiêu... Nhờ sử dụng robot mà năng suất lao động cao gấp 50 đến 70 lần so với lao động thủ công và có độ chính xác cao. Ngược lại với công nghệ đèn LED, công nghệ robot thường sử dụng ở các nước có những đặc thù có diện tích đất nông nghiệp rộng, già hóa dân số nhanh, địa hình canh tác bằng phẳng, cây trồng yêu cầu tính thời vụ cao như: Nga, Mỹ, Canada, Australia, Trung Quốc và một số quốc gia trồng cây ăn quả ôn đới châu Âu.

Mặc dù các thành phần cấu thành nông nghiệp thông minh 4.0 được phân tích nêu trên, song thực tế sản xuất ở Việt Nam tùy thuộc vào vùng sinh thái; loại cây trồng, vật nuôi; quy mô sản xuất, do đó chủ trang trại không nhất thiết phải ứng dụng tất cả các thành phần công nghệ nêu trên mà có thể sử dụng bốn đến năm thành phần công nghệ phù hợp với mục tiêu, yêu cầu sản xuất của trang trại; phải hướng đến mục tiêu hiệu quả kinh doanh là chính, song việc ứng dụng IoT là công nghệ cốt lõi cần và đủ phải sử dụng ở tất cả các trang trạng nông nghiệp thông minh 4.0.

Qua nghiên cứu thực tế các mô hình trong và ngoài nước và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học và chỉ đạo thực tiễn sản xuất, chúng tôi đưa ra khái niệm: Nông nghiệp thông minh là nông nghiệp mà trong suốt quá trình sản xuất ứng dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại; sử dụng các thiết bị thông minh được kết nối mạng bên trong và bên ngoài của trang trại/doanh nghiệp dựa trên nền tảng công nghệ thông tin để quản lý nông nghiệp an toàn thực phẩm, hiệu quả và bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế ( Phạm S, 2014).

Như vậy theo khái niệm này, nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao chưa hẳn là nông nghiệp thông minh, nhưng nông nghiệp thông minh phải là trên cơ sở nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, đây là vấn đề cốt lõi để nhận diện nông nghiệp thông minh từ đó có cách tiếp cận phù hợp hiệu quả phù hợp với yêu cầu phát triển nông nghiệp Việt Nam trong quá trình biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế. Trước yêu cầu cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, chúng ta không thể đứng ngoài cuộc mà phải tiếp cận nhanh song không nóng vội chạy theo phong trào; theo phương châm: “Đi ngay, đi nhanh và đi chính xác (lựa chọn cây trồng vật nuôi có lợi thế so sánh, công nghệ ứng dụng phù hơp và mục tiêu sản xuất kinh doanh là chính)”.

Cũng tương tự nhiều nước đang phát triển trên thế giới và khu vực Đông - Nam Á, đến nay Việt Nam chưa có các mô hình Nông nghiệp 4.0 hoàn chỉnh theo khái niệm nêu trên. Song thực tế hiện nay, cũng có những nhà cung cấp công nghệ IoT và những trang trại, doanh nghiệp nông nghiệp ứng dụng IoT trong nông nghiệp thông minh, đây là những cơ sở hạ tầng quan trọng để Việt Nam tiến hành nông nghiệp 4.0 với thời gian ngắn trong tương lai.

Đối với nhà cung cấp, qua nghiên cứu ở Việt Nam hiện nay có khoảng chín nhà cung cấp giải pháp IoT chính thức như: Công ty cổ phần dịch vụ công nghệ IoT – IoT Group, Công ty công nghệ DTT, tập đoàn FPT, Công ty Konexy, Công ty Hachi, Công ty Rynan Smart Fetilizer, Công ty TNHH Mimosa Technology, Công ty Microsoft Việt Nam, Agricheck.. Việc ứng dụng IoT cho nông nghiệp giúp người nông dân tăng năng suất, giảm chi phí và tránh rủi ro vụ mùa và chủ động thị trường; thông qua đó giúp phát triển nông nghiệp sạch, an toàn và bền vững. Tuy nhiên, hiện nay chi phí ban đầu để thực hiện giải pháp IoT khá cao, bởi chưa có doanh nghiệp nào sản xuất các thiết bị phần cứng, các thiết bị phù hợp với sản xuất nông nghiệp Việt Nam nên chủ yếu phải nhập ngoại từ Israel, Nhật Bản, Đức, Thái-lan và Đài Loan (Trung Quốc).

Đối với nhà ứng dụng công nghệ IoT đã xuất hiện mạnh mẽ trong vòng năm năm trở lại đây; xuất hiện cả các mô hình nghiên cứu và sản xuất kinh doanh ở các viện nghiên cứu, trường đại học, các doanh nghiệp và trang trại ở nhiều vùng sinh thái và trên nhiều loại cây trồng, vật nuôi như: Học viện Nông nghiệp Hà Nội, Trường đại học Nguyễn Tất Thành, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, Khu NNUDCNC thành phố Hồ Chí Minh, Tập đoàn TH True Milk, Trung tâm Giống vật nuôi thành phố Hồ Chí Minh, các dự án rau sạch của Tập đoàn Vingroup triển khai tại Hải Phòng, Quảng Ninh và Lâm Đồng, Tập đoàn Thành Thành Công, Công ty Dalat Hasfarm, Trung tâm nghiên cứu và thực nghiệp nông nghiệp Đà Lạt thuộc Tập đoàn Lộc Trời, Trường CĐ nghề kỹ thuật công nghiệp Việt Nam – Hàn Quốc, Công ty cổ phần nông nghiệp U&I, Công ty cổ phần thủy sản Việt Úc, Công ty cổ phần Ba Huân… Đến nay, cả nước có khoảng 30 trang trại/ doanh nghiệp ứng dụng IoT, trong đó ở tỉnh Lâm Đồng có khoảng 15 doanh nghiệp/ trang trại.

Trên cơ sở phát triển nông nghiệp ứng dụng cao, trong những năm gần đây, các doanh nghiệp/trang trại ở Lâm Đồng đã tiếp cận ứng dụng công nghệ IoT trong sản xuất nông nghiệp tạo đột phá, song chủ yếu ứng dụng ở các trang trại trồng rau, hoa, dâu tây đã cho doanh thu từ 5 đến 8 tỷ đồng/ha/năm, nhưng quy mô sản xuất còn nhỏ lẻ, các doanh nghiệp điển hình như: Công ty cổ phần chè Cầu Đất - Đà Lạt, Công ty TNHH Long Đỉnh, Công ty TNHH Trường Hoàng, Công ty TNHH trang trại Langbiang, Công ty cổ phần sinh học Rừng hoa Đà Lạt, công ty TNHH Đà Lạt GAP, Trung tâm nghiên cứu khoai tây, rau và hoa Đà Lạt, trang trại Định farm, trang trại Vương Đình Phi…

Đặc biệt Cầu Đất Farm bắt đầu sản xuất nông sản sạch từ hai năm trước bằng phương pháp thủy canh trên một hệ thống nhà vườn rộng 7 ha. Toàn bộ hệ thống nhà vườn do nhân viên của Cầu Đất Farm lắp ráp, đầu tư hệ thống thông minh quản lý mỗi ha nhà vườn vào khoảng 2,7 tỷ đồng. Đến thời điểm hiện tại, Cầu Đất Farm sở hữu nông trại ở Đà Lạt có quy mô lớn, kết nối hệ thống phát triển rau sạch bằng các giải pháp nông nghiệp thông minh, ứng dụng IoT trong nhiều khâu của quy trình trồng trọt và tiêu thụ lớn nhất Việt Nam. Toàn bộ hệ thống được thiết kế đồng bộ, bảo đảm yêu cầu kỹ thuật cho trang trại như quạt, rèm vách, cắt nắng, bơm tưới, châm dinh dưỡng, điều chỉnh EC và PH; hệ thống camera giám sát 24/24, để ghi lại hình ảnh cây trồng, giám sát quy trình chăm sóc, phát triển của cây.

Đối với hệ thống giám sát, điều khiển qua internet có chức năng: Cung cấp hệ thống giám sát nhà kính qua website, mobile application; Giám sát realtime các thông tin nhà kính, quan sát camera. Hệ thống này cũng tự động phân tích dữ liệu môi trường, đưa ra cảnh báo, lệnh điều khiển bảo đảm môi trường cây phát triển, đưa ra quy trình cho cây trồng phát triển, nâng cao năng suất. Hệ thống này có thể tự động kiểm soát độ ẩm, nước, phân, kiểm soát chất lượng rau, cà chua và các loại nông sản trên một quy mô lớn, ứng dụng toàn diện từ khâu sản xuất đến thương mại điện tử trong tiêu thụ nông sản và phát triển mô hình du lịch canh nông.

Có thể khẳng định rằng, với định hướng rất mới và hội nhập thì nông nghiệp sẽ có những tiềm năng phát triển không ngờ nếu như tiếp tục có thêm nguồn nhân lực dồi dào và có kiến thức chuyên môn cao, và điều đó rất cần từ các bạn học sinh, sinh viên ngành nông nghiệp tương lai.
Một giải pháp nổi bật là làm nông trong nhà. Hoạt động canh tác này là sản xuất các nông sản trong môi trường đóng, nơi người sản xuất có quyền kiểm soát toàn diện các yếu tố như ánh sáng, nước, các chất dinh dưỡng, nhiệt độ và carbon dioxide. Sản xuất thực phẩm tận dụng các lợi thế về kỹ thuật như thủy canh hoặc khí canh.

Thủy canh là phương pháp canh tác trong môi trường nước giàu dinh dưỡng. Khí canh là phương pháp canh tác trong môi trường khí được làm giàu về dinh dưỡng. Các phương pháp này có thể tiết kiệm tới 90% lượng nước so với canh tác truyền thống, tránh sử dụng hóa chất và lạm dụng phân bón.

Những người ủng hộ cho rằng canh tác trong nhà có thể mang lại nguồn cung thực phẩm đáng tin cậy và tác động tới môi trường thấp hơn nhiều so với canh tác truyền thống do canh tác truyền thống bị hạn chế bởi nguồn cung đất nông nghiệp, chất lượng đất, nguồn cung nước và các điều kiện thời tiết.

Làm nông trong nhà đang ngày càng phổ biến trên phạm vi toàn cầu. Một phần là do công nghệ tiên tiến giúp giảm chi phí đáng kể, cũng như sử dụng các thiết bị từ xa, cơ sở dữ liệu và trí tuệ nhân tạo để kiểm soát và cải thiện quá trình sinh trưởng của cây trồng và nhân rộng quy mô sản xuất.

Các nghiên cứu do German Space Agency tiên hành năm 2016 cho thấy mức chênh hiệu quả kinh tế giữa cây trồng thủy sinh sử dụng đèn LED và cây trồng thông thường tại vùng nông thôn Đức là khoảng 3 USD/kg, giảm 75% từ hơn 12 USD/kg hồi 5 năm trước. Mức chênh này dự đoán sẽ tiếp tục được thu hẹp do chi phí công nghệ sẽ giảm. Ví dụ, giá đèn LED, một thành phần quan trọng trong nhiều trang trại nông nghiệp trong nhà, đã giảm gần 80% từ năm 2012 đến nay.

Tại Nhật Bản, số trang trại trong nhà đã tăng 3 lần trong giai đoạn 2011 – 2016 lên 200 khu vực. Các trang trại này chủ yếu trồng lá diếp xanh, rau diếp romaine, rau diếp xoăn, rau chân vịt, húng quế và cải xoong. Ngày càng nhiều trang trại trong nhà tại Nhật báo cáo hoạt động có lợi nhuận hoặc hòa vốn, theo khảo sát năm 2016 mà Japan Greenhouse Horticulture Association tiến hành. Ngoài ra, các trang trại lâu năm hơn có khả năng sinh lời hơn so với các trang trại mới hơn, mặc dù nguyên nhân có thể phần nào do tài sản cố định đã khấu hao hết. Người sản xuất có nhiều kinh nghiệm hơn và các phương pháp sản xuất nhịp nhàng hơn cũng giúp giảm giá thành.