今天的農業(yè)已經進入高科技領域，大多數(shù)20世紀的農民甚至無法再認出它們。畢竟僅僅在100年前，美國農業(yè)剛剛用內燃機取代畜力。而在過去20年間，全球定位系統(tǒng)(GPS)、電子傳感器以及其他新式工具的出現(xiàn)，已經將農業(yè)進一步推向“科技仙境”。

除了時髦的空調和音響系統(tǒng)外，現(xiàn)代大型拖拉機的封閉艙室內還配備了計算機顯示器，可以顯示機械性能、農田位置、操作播種機等附帶設備等。今天令人感到驚異的這些技術，還只是未來農業(yè)的開始。自動駕駛機械和無人機將可以自動檢測和治療出現(xiàn)病蟲害的農作物，這些工具在那些被稱為“精準農業(yè)”的農場中將變得司空見慣。

所有這些高科技產品的最終目的是優(yōu)化農業(yè)，無論是從經濟角度還是環(huán)境角度來看。我們只想找到最佳投入量(包括水、化肥、殺蟲劑、燃料以及勞動力等)，以便更高效地種植高產作物。

GPS提供超本地化信息

每次至少有3顆軌道衛(wèi)星可參與計算你的距離，幫助GPS提供你在地球上任何地方的精確位置信息。因此，配置有GPS接收器的農業(yè)機械能夠識別它們在農場中的位置，調解操作，以便在這個位置上最大化地提高生產力或效率。

以土壤施肥為例。農民可使用GPS接收器確定預選的農田，并收集其土壤樣本。然后對樣本進行實驗分析，并建立地理信息系統(tǒng)施肥圖。在本質上，這是一種計算機數(shù)據(jù)庫程序。利用這類地圖，農民就可精確確定每個取樣農田區(qū)的施肥量。變量技術(VRT)施肥機可以精確地在農田中噴灑所需肥料。這個過程就是“精準農業(yè)”的典范。

信息、分析與工具

“精準農業(yè)”要求在3個方面取得成功。它需要特定位置信息，比如土壤-肥力圖;它要求對特定位置信息進行理解，并有作出決策的能力;做出決策往往需要計算機的模擬幫助，后者需要利用數(shù)學和統(tǒng)計學分析土壤肥力與作物產量之間的可變關系。

最終，農民必須擁有實施管理決策的物理工具。比如，配置有GPS系統(tǒng)的變量技術施肥機可根據(jù)每塊農田位置自動調節(jié)施肥量。“精準農業(yè)”的其他例證還包括：根據(jù)土壤類型不同，施行不同的播種率;利用傳感器來識別雜草、疾病或害蟲，以便使用最相配的殺蟲劑等。

特定位置信息的作用除了幫助繪制土壤條件地圖和提高產量外，還可利用衛(wèi)星圖片顯示農作物的健康狀況。現(xiàn)在，無人機可以收集高度清晰的農作物和農田照片。這些照片通過計算機分析可顯示不同的反射光，據(jù)此科學家可了解農作物的健康狀況和土壤類型等。比如，圖中健康作物呈現(xiàn)清晰的亮色，而有病作物則呈現(xiàn)暗色，這可以被用于確定棉根腐病的存在。將來，農民或只需對感染區(qū)進行治療。無人機的優(yōu)勢還包括成本低廉、照片細節(jié)清晰等，但有關它們在農業(yè)領域使用的合法性依然在探討中。

自動化

自動導航，即以GPS為基礎的系統(tǒng)可指引拖拉機以更加精確的模式作業(yè)，甚至超過真人操作。當前，安全擔憂完全限制了更小機械的無人駕駛潛力。全自動或機器人耕種機械已經開始小規(guī)模地出現(xiàn)在高利潤農業(yè)中，比如葡萄、苗圃作物、某些水果和蔬菜等。

自動機械可以取代人類，完成更加繁瑣的任務，比如手工收割蔬菜。他們利用傳感技術，包括機械視覺，可檢測位置、莖葉大小等信息，然后在作業(yè)過程中通知機械。日本已經成為這一領域的領導者。日本農業(yè)往往被劃分成更小的田塊，該國也是機器人技術也處于世界領先水平。但是自動機械在美國也正在崛起，特別是加州，那里有美國許多特產作物。

飛行機器人的發(fā)展將導致當前大多數(shù)人類操作的無人機被取代，它們擁有機械視覺和類似人手的鉗子。許多偵察任務，比如病蟲害，要求人走到很遠的地方，獲取代表植物的葉片，然后反復查看其是否存在病蟲害。研究人員正開發(fā)一種技術，可以利用飛行機器人執(zhí)行這些任務，無需人類參與。

育種+傳感器+機器人

高通量植物表型(HTPP)是一種未來化“精準農業(yè)”技術，它是遺傳學、傳感器以及機器人的結合體。它可被用于研發(fā)新的作物品種，或提高作物營養(yǎng)含量、耐抗旱以及抗病蟲害的能力。HTPP技術采用多個傳感器測量植物的重要物理數(shù)據(jù)，比如高度、葉片數(shù)量、大小、形狀、角度、顏色、枯萎程度、莖厚、結果數(shù)量等。這些都屬于表型特征，也是植物遺傳代碼的物理表達。科學家可以將這些數(shù)據(jù)與特定植物的已知遺傳數(shù)據(jù)對比。

再加上傳感器，科學家可以非常迅速地獲得成千上萬種植物的表型特征，育種學家和遺傳學家可據(jù)此決定哪些品種將被排除，哪些可進一步測試，這將大大加速農作物改良的進程。

過去20年間，農業(yè)生產領域已經發(fā)生巨變。很難想象未來數(shù)年內，其將發(fā)展到何種程度。但是農業(yè)高科技創(chuàng)新的步伐只會越來越大。如果10年后看到這樣一幕，請不必感到驚訝：你沿著高速公路駕車行駛，看到有小型直升機在農田上空飛行，并降落到農作物身上，利用機器鉗子采摘葉片、利用照相機和機械視覺查看病蟲害，隨后重新起飛查看其他農作物。