编者按:Vonnie Estes 是美国关注生物技术领域创业公司的农业科技顾问,她曾在世界著名的3家农业科技公司—孟山都、先正达、杜邦—工作,是农业生物技术领域的著名学者和专栏作家。本文,她深入分析了大数据创新对农业带来的变革。

有时候,我们只有通过回顾过去才能发现曾经发生的变革。但是,在今天我们就已经可以清晰的看到农业领域正在发生的创新和变革。

为获得更多的食物,农业生产需要更多的新产品、新方法和新技术提供支持。为保护地球,我们要减少化学品使用、节约水资源。农民希望提高单产、节约成本、获得更好的收益。消费者需要更安全健康的食物。

大数据正为这些需求带来变革。

首先是满足基因技术、水资源管理、肥料、气候、土壤、农机到植保产生的大量数据的处理需求,为农业生产和作物遗传两方面获取和利用数据提供新方法。在数据分析处理领域,产业链正在由大公司向小公司和农场转移,当然,大公司也在持续创新。

变革需要伟大的想法、新的商业模式和大胆革新的人。大数据产业将诞生一批以此为基础的独立公司,这些公司将带来新的理念、方法和实践。传统供应链上的农业公司想要跟上时代就要适应这种变革。

我认为大数据可以应用到农业生产链条的四个方面。

  • 研发新种子 采用新的基因测序、染色体图谱等新产品、新方法更快速的发现和创造新的植物基因。
  • 精准农业 尽管有时候会把大数据和精准农业混为一谈,但是二者并不是一回事。大数据利用精准农业在不同农场中获得的数据做出决策,精准农业根据大数据分析结果和决策指令进行农事操作。
  • 食品追溯 利用传感器和分析决策,预防食物腐烂和食源性疾病。
  • 对供应链的影响 信息技术会给产品和农业生产资料两条供应链带来巨变。

大数据加速作物育种

传统的育种方式获得一个好的作物品种需要大量劳动、大量资金和不少于十年的时间。大数据会加速作物育种过程。基因技术已经带来生物信息的爆炸式发展:一是因为大量模式生物需要基因测序,二是由于高通量、全自动技术的推广应用,基因测序变得更便捷。

现在大量的试验步骤可以在云端完成。以前需要在温室和大田中进行的生物试验现在可以芯片上完成分析、计划和假设。现在,只有通过初步筛选,有良好潜力的种子才会进行种植试验。我已经看到了这种可喜的变化,我不再需要穿着靴子去育种站,大部分的工作提前在实验室里完成。新的技术不仅仅便宜快捷,而且还可以做更多的事情。

传统基因工程培育了抗干旱、抗虫、抗除草剂等品种,新的技术会带来更多品质优良、经济环保的作物新品种。高钙胡萝卜、抗氧化西红柿、无过敏坚果、抗菌桔子、节水小麦、营养丰富的木薯等是未来研发的重点方向。

未来,利用大数据分析,田间生产将会变得更快速便捷。拥有少量资源的小型实验室将会发挥越来越重要的作用。通过共享数据库,植物基因组学和云生物学领域将会诞生更多的创业公司。

这里是一些植物基因组学领域的创业公司:

  • Caribou Biosciences :  CRISPR-Cas 基因编辑公司 (获得4460万美元投资)。
  • Benson Hill  Biosystems :  植物生物技术、大数据分析和云服务平台(获得805万美元投资)。
  • Intrexon:通过新技术获取植物优良性状。
  • Cibus:利用基因编辑技术研发新的抗除草剂作物。
  • Arcadia Biosciences :利用先进筛选、繁育方法和生物技术筛选新的作物品种。
  • Precision Biosciences: 基因编辑技术公司,建有农业研发小组(获得2565万美元投资)。
  • 杜邦/陶氏、先正达、孟山都、拜耳、巴斯夫通过内部培育和兼并重组等,积极布局该领域。

数据驱动的农业生产,效果更佳

农业生产是及其复杂的:生物、气象和人类活动相互作用。近年来,生产者开始尝试采用精准农业技术。利用GPS和配套技术,生产者可以追踪产量、操纵设备、监控现场情况,并精准管理农业投入品,大幅提高生产效益。精准农业设备收集了大量数据,在没有软件辅助分析的情况下,人类已经无法分析利用这些数据。基于机器学习的人工智能,在与数据、设备和人类的互动中变的更聪明。通过机器学习,它们可以为农场提供准确的农事决策参考。

大数据公司可以测试不同农场、土壤和气候条件下的作物遗传性状、投入品和环境状况。它们可以在成千万亩的土地上进行真实的现场小区试验来获得试验数据。这些数据帮助农民制定特定农田、特定气候条件下特定种子的种植计划。对于作物保护商,这就意味着对于特定地块,它们可以提供个性化化的农化产品和作物解决方案。

信息就是力量

这种由大数据带来的透明化可能会打破传统的农业供应链,并会引起许多零售商、经销商和种子、农化企业生产者的反感。信息通过减少农资产品的投入推动种植者的收益。种植者使用非常精准的方法投入很少的化学投入品,但可以比漫田使用名牌产品获得更好的效益。据统计,精准施肥方案可以减少大约30-40%的投入品使用量,它将进一步压缩大的农化公司的盈利空间,导致农资供应链的进一步整合。

尽管农产品价格低廉,农场效益不理想,新型农业科技使用率却在不断提高。Robert Hill of Caledonia 的一份市场调研报告显示:2013-2019年之间,种植者将会增加一倍的新技术使用。51%的受访者表示,他们对于关系自己切身利益的技术很感兴趣。

许多新公司把从不同农场采集、汇总、分析数据作为主要业务。它们的目标是通过采集农场气候、土壤、作物及收益数据,为不同的农场不同的作物提供个性化方服务。从农场采集的数据帮助数据公司改进它们的模型并提供更好服务。根据数据,这些公司不断调整产品以满足不同客户需求。

下面是这一领域的几家典型公司:

  • Farmers Business Network: 农业信息技术服务公司,帮助农民制定最佳种植策略,获得最好收益(获2400万美元投资)。
  • 100M in venture funding to be acquired by Monsanto in 2013 for $1bn).
  • Granular: 为农民提供可视化数据和决策参考的服务平台(获5000万美元投资)。
  • Conservis: 基于云端的服务平台,为农民提供信息跟踪、数据分析服务(获12650万美元投资)。
  • Trimble: 为测绘、建筑、农业、公共安全提供定位解决方案。
  • Farmers Edge: 软硬件服务平台。提供数据采集、分析汇总等。(获442万美元投资)。
  • Iteris: 通过调用API或APP为农户提供天气、水、土壤和作物生长状况等信息。
  • 约翰迪尔、拜耳、巴斯夫、杜邦公司等也在通过自建或收购等创建自己的数据服务平台。

食品追溯

追溯食物从农场到消费者之间的流通过程,防治疾病、减少浪费、增加收益。随着供应链的增长,农产品追溯变得越来越重要。大数据正广泛应用生鲜仓库和冷链运输环节,生产者和运输者使用传感器、扫描仪和分析软件来监测和分析食品供应链上的数据。具有GPS定位功能的温湿度传感器监测储存运输环节的环境参数,并对异常状况及时预警。

对供应链的影响

最大的几家农化公司正面临着大数据等新技术带来的挑战。这些新技术帮助农民解决种什么、如何种和怎么种的问题,并帮助农民用最少的投入获得最大的效益。过去,技术创新集中在有研发实力的大公司。现在,规模小的公司也开始登上技术创新的舞台,特别是在基因技术和遗传育种方面。

传统的大型农化公司未必能为农户提供最佳的农业生产资料和服务。创新帮助新公司创造更多可能。一是因为农民希望他们的数据隐私得到很好的保护,他们不喜欢给他们提供生产资料的大公司掌握这些数据。作物基因数据也一样。即使独立的种子公司愿意向公共数据库中贡献自己的数据,也不代表它们希望这些数据被巨头使用。第二个原因是,大家希望看到公正客观的观点和信息的双向流通,即使大公司可以开发最佳的数据化平台,也很难提供客观公正的信息。

有很多例子表明大公司并不能很好的适应新技术带来的变革。新技术的应用需要不同的完全不同的文化、做事风格和行为方式。以前,大的农业公司可以利用繁琐的技术和大型研发引擎研究遗传性状。现在,利用基因编辑技术和云端生物技术,小的公司利用少的设备也可以开展相关工作。另一个例子是传统的供应链也会出现变革,现存流通过程中,生产商、分销商和零售商造成了价格混乱和渠道不透明。就像谷歌改变了很多行业、Uber 和 Lyft 改变了人类的出行方式一样,大数据也会改变农业生产资料流通。

大公司已经开始新一轮的整合。比如中化集团拟430亿美元收购先正达。陶氏和杜邦1300亿美元合并,拜耳和孟山都之间也可能进行合并。

总结

AgFunder的投资分析报告显示,2015年农业、食品领域共发生500多起投融资事件,涉及金额46亿美元。初创公司正在食品、能源和环境等领域进行诸多创新式发展。农业大数据创业仍处于早期,很多领域还无人涉及。但是,大数据创业已经进入快车道上,那些致力于用创新改变传统模式的创业者可能获得不错的回报。我希望这场革命中最大的获益者是创新者、生态环境、农民和消费者。这是农业创业最好的时代。

Photo by Markus Spiske / Unsplash