大数据在农业中的应用

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相信许多人都有这个疑问。简而言之,一切与农业相关的数据,包括上游的种子、化肥和农药等农资研发,气象、环境、土地、土壤、作物、农资投入等种植过程数据,以及下游的农产品加工、市场经营、物流、农业金融等数据,都属于农业大数据的范畴,贯穿整个产业链。农业大数据之所以大而复杂,是由于农业是带有时间属性和空间属性的行业,因而需要考虑多种因素在不同时间点和不同地域对农业的影响。

1. 大数据加速作物育种

传统的育种成本往往较高,工作量大,需要花费十年甚至更久的时间。而大数据加快了此进程。生物信息爆炸促使基因组织学研究实现突破性进展。首先,获得了模式生物的基因组排序;其次,实验型技术可以被快速应用。

过去的生物调查习惯于在温室和田地进行,现在已经可以通过计算机运算进行,海量的基因信息流可以在云端被创造和分析,同时进行假设验证、试验规划、定义和开发。在此之后,只需要有相对很少一部份作物经过一系列的实际大田环境验证。这样一来育种家就可以高效确定品种的适宜区域和抗性表现。这项新技术的发展不仅有助于更低成本更快的决策,而且能探索很多以前无法完成的事。

传统的生物工程工具已经研究出具有抗旱、抗药、抗除草剂的作物。通过持续发展,将进一步提高作物质量、减少经济成本和环境风险。作物开发出的新产品将有利于农民和消费者,例如高钙胡萝卜、抗氧化剂番茄、抗敏坚果、抗菌橙子、节水型小麦、含多种营养物质的木薯等。

2. 以数据驱动的精准农业操作

农业很复杂,作物、土壤、气候以及人类活动等各种要素相互影响。在近几年,种植者通过选取不同作物品种、生产投入量和环境,在上百个农田、土壤和气候条件下进行田间小区试验,就能将作物品种与地块进行精准匹配。

如何获得环境和农业数据?通过遥感卫星和无人机可以管理地块和规划作物种植适宜区,预测气候、自然灾害、病虫害、土壤墒情等环境因素,监测作物长势,指导灌溉和施肥,预估产量。随着GPS导航能力和其他工业技术的提高,生产者们可以跟踪作物流动,引导和控制设备,监控农田环境,精细化管理整个土地的投入,大大提高了生产力和盈利能力。

数据快速积累的同时,如果没有大数据分析技术,数据将会变得十分庞大和复杂。数据本身并不能创造价值,只有通过有效分析,才能帮助种植者做出有效决策。曾在美国航空航天局从事多年遥感数据分析的张弓博士指出,“大数据分析的技术核心是机器学习,快速、智能化、定制化地帮助用户获取数据,获得分析结果,进而做出种植决策,提高设施和人员使用效率。机器学习的另一个好处是,随着数据不断积累,分析算法将更准确,帮助农场做出更准确的决策。”张弓博士2016年回国成立佳格数据,致力于通过遥感获取农业数据,帮助客户“知天而作”,利用气象、环境等数据来支持农业种植及上下游的决策。

3. 大数据实现农产品可追溯

跟踪农产品从农田到顾客的过程有利于防止疾病、减少污染和增加收益。当全球供应链越来越长,跟踪和监测农产品的重要性也越来越强。大数据可以在仓库储存和零售商店环节提高运营质量。食品生产商和运输商使用传感技术、扫描仪和分析技术来监测和收集产业链数据。在运输途中,通过带有GPS功能的传感器实时监测温度和湿度,当不符合要求时会发出预警,从而加以校正。

销售点扫描能够在有问题或者需要召回食品,甚至在产品卖出后也可以采取即时、高效的应对措施。基因组工具和大数据分析技术也被用于发现食物为传播载体的病菌传播规律,进而预测爆发期。此类病菌的威力不可小觑,据调查,仅在美国每年就造成7600万人口感染,5000人死亡。同时,大数据可以减少产业链过程中的浪费现象,在发达国家市场中40%的食物都被丢弃,其中包括10%-15%的农产品。

4. 大数据重组供应链

许多传统、安于现状的公司不能及时通过新技术来做出改变,因为快速变化需要公司文化、风格和运营方式给予支持。大型农业企业拥有大量的研发经费和机制,促使他们较容易地运用复杂技术开发出新产品。另外,对大部分公司的另一个挑战是复杂的定价策略不断演化,涉及层层分销商、经销商、打包销售、返利折让等一系列过程,造成产业链过程中价格不透明。谁能掌握此先机,谁就掌握了市场的主动权。

然而,正是有这些问题的存在,才给改变带来更多机会,就像谷歌改变了多个产业,而打车软件改变了人们的出行方式。



背景:美国农业与大数据


全球有36%的劳动力在从事着与农业相关的工作,与之相反的是,农业领域的移动创新是少之又少。

2013年全球粮食产量达约24.3亿吨,比2012年增长8%。美国是农业大国,但农业产值仅占美国经济1.2%。美国有3亿多人口,其中住在农村地区的人仅占约2%,从事农业生产的人不到1%

农业生产的盈利性从根本上保证了农业的吸引力。爱荷华州全职农民年收入基本都在5万至7万美元以上,有些农民可能会达到10万至25万美元,一般而言要比城市居民平均收入水平高。

根据美国农业部数据,约60%的农民已经55岁以上。美国人一般退休年龄是65岁,但大多数农民工作时间更长,只要身体健康,在新技术和新农机的帮助下,农业生产并不需要多少体力。很多农民可以一直耕作到70多岁。

美国是对农业数据收集比较齐全的国家,也是较早进行农业数据开放的国家,目前,有关农业数据的采集、共享和利用正帮助美国农业政策制定者对农业部门的发展制定各种政策。

农业数据包括:农田土壤、实时天气、农产品产量信息以及各种涉农可变数据都与农业部门有关。

美国在农业大数据领域不乏创新公司,2006年,两名前Google员工创立了 Climate Corporation。 该公司通过海量公开的国家气象服务数据,重点研究美国全国范围内热量与降水类型。 通过这些数据,与美国农业部积累的60年农作物产量数据进行分析,从而预测玉米、大豆、小麦等农作物生长,同时,通过实时气象观察与跟踪,公司在线上向农民销售天气保险产品给农民。从2007年获得天使投资开始,Climate Corporation持续获得了17个投资人4轮1.08亿美元的投资,公司2013年被著名农业公司孟山都亿9.3亿美元的价格收购。

新尝试:大数据在农业中的应用


2012年1月,Jesse Vollmar和Brad Koch创立了他们的公司 AgriSight Inc。两个人花了三个月开发了一套农场管理工具。

两个创始人给自己定下了宏伟的愿景:“我们想做一个我的家人和其他农民需要的产品,我们的使命就是在农业领域搞出颠覆性创新, 无论在哪儿,用过我们产品的农民,肯定会抛弃他们传统耕作的方式。”

不过,他们的目标客户的信息化状况并不乐观,如他们的父母一样,这些农民使用的计算机技术已经数年,甚至数十年没怎么变过了,更别提还有的人根本不用这玩意儿。

用Vollmar自己的话说,这些人的思考方式延续了75年,虽然其中也有人尝试突破,想研发软件,但他们做的极为糟糕,使用复杂不便,可以用“terrible”形容。

既要实现核心的功能,也要保证易用和简单。他们创办了一个叫做FarmLogs的免费平台。

FarmLogs 对农场管理者而言最大的好处是方便和省钱。作为最早期的客户,管理着 1000 英亩农田的 Nathan Engelhard 说“我可以把 iPad 带到农场上自己做记录。这可以省钱,因为我不用在一堆纸上做记录,也不用雇人坐在办公室里将记录输进电脑里。

Farmlogs希望成为“管理农场最好的工具”,通过一个基于云端的记录工具,自动生成报告和简单易用的日程表,让你对农场的情况了如指掌。通过移动客户端,让农民随时随地了解农场的情况,它能够根据手机或平板的GPS定位,为你提供农场相应部分的信息。

所有的信息,都服务于管理——将农民的生产与耕作进行精细化管理,中小种植业者可以在FarmLogs上计划、管理和分析他们的农业生产,合理安排农作物种植。一个3000英亩的中型农场可以划分出60块独立的田地,FarmLogs会追踪每块田地的耕种,施肥,浇水,种植,喷洒和收割情况,让农业管理更轻松。使Google地图,每块田地都会根据需要进行的农活的时间标记上不同的颜色。

在2013年内,FarmLogs的管理平台不仅管理了农场内部的情况,还整合了外部数据,这在Vollmar看来是真正关键的东西,比如会发布每小时的天气预报,提醒农民何时下地,何时离开。此外,公司从学术界获得了最先进的精准农业研究,然后把它用在美国的每一个农场。

这个管理平台不仅进行生产管理,还对最终的农民收入进行评估,通过跟踪库存,利润预测和数据管理,将利润最大化。该应用提供了各个地区粮仓对农作物的收购价,并提供了农作物在芝加哥商品交易所的报价,方便用户实时比对价格。它每天还贴心地提供了芝加哥期货交易所专家的交易讲解视频,为农民朋友们答疑解惑。


FarmLogs平台运行于云端,全面支持Android、iOS、HTML和Web平台。

平台的发展


经过一年的磨砺,公司在2013年1月完成了一轮天使投资,投资人投资100万美元,希望公司可以在即将到来的种植季进行推广他们的移动端应用。除了产品愈加完善外,公司的市场也在增长,公司在2014年1月完成了A轮400万美元的VC融资。

在资金的助推下,至2014年9月全职员工从8名增加到18名。未来还将把网络工程师的数量扩大三倍。其管理下的农作物价值超过110亿美元,而这一数字在过去六个月内增长了三倍。 FarmLogs估计在美国15%的农场都使用其服务。遍及美国50个洲。为了使销售团队离用户更近,公司已经在爱荷华州的Des Moines设立了分支机构。

目前, 这个管理平台用户已经不仅局限于农民,农学家,管理顾问也开始使用。在涉及农场和农田的转让和估值也有参考价值。

目前公司仍然提供免费服务,A轮的400万美元可以支持公司一段时间。Vollmar的目标是,向20万美国农业卫星服务用户进行全面的渗透,希望可以达到5%左右的渗透率,其后,可以通过广告或数据产品实现收入,但具体形式尚不清楚。

目前公司面临的竞争来自各类包括不同专长、功能、价格模型的农业应用软件,上面提到的Farm Works的整体服务包价格在750美元(包括设备),当然还有市场的新进入者,如TerrAvion(航空影像),Solum(土壤分析),芝加哥的640 Labs(土壤传感器数据分析)等。新的农业机器人,无人机监测也是潜在竞争对手。所有这些应用也都在产生着数据, FramLogs 的平台必须有足够的灵活性,把这些数据兼容并蓄。

作为一家在硅谷诞生的公司,这家公司选择了扎根中西部,Vollmar,这个没有Facebook账号的人认为,在互联网泡沫中,那些伟大的黑客没兴趣做农业解决方案。

I think there’s a lot of really neat things happening, and we’re hoping to be the company that brings this all together.

案例思考:


尚需解决的问题:

  • Farmlogs是如何做推广的?

案例问题:

  • Farmlogs都使用了哪些数据?

  • Farm Works 也推出了移动终端,和Farmlogs的竞争优劣势在哪里?

  • 中美农业生产有何不同,Farmlogs的模式可不可以复制到中国,如果借鉴,需要做哪些改变?

  • 如果创立Farmlogs一类的企业,有哪些核心问题需要克服?

  • 该类移动应用终端应该如何推广?




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