“干渴的”杏仁
TOM ROGERS是位于加利福尼亞中央山谷馬德拉縣的一名杏仁農(nóng)民。杏仁味道鮮美，營養(yǎng)豐富。種植杏仁利潤豐富，加州農(nóng)民供應(yīng)全球80％大杏仁，賺取110億美元。但杏仁經(jīng)?？诳?。六年前由一對荷蘭研究人員進行的計算表明，生長一個杏仁消耗大約一加侖的水。然而，技術(shù)幫助了Rogers先生。他的整個堅果樹叢中“種滿了”水分傳感器，可以感知土壤中的情況。他們將結(jié)果發(fā)送到云中的計算機，結(jié)果被傳回農(nóng)場的灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)類似于用于在溫室中種植蔬菜的水培法。每半小時根據(jù)云計算精心校準的水脈沖，按照計算結(jié)果與適當劑量的肥料混合，為每棵樹提供精確的噴灑。脈沖在樹干的一側(cè)與另一側(cè)之間交替，經(jīng)驗表明這種脈沖可以促進水的吸收。在這個系統(tǒng)到位之前，Rogers先生每周一次灌溉他的農(nóng)場。通過新的小但經(jīng)常使用的技術(shù)，他使用的水比以前減少了20％。這既節(jié)省了資金又提高了產(chǎn)量，而且堅果更加鮮美可口，還減少社會壓力，加利福尼亞曾經(jīng)遭受了長達四年的干旱，水資源使用面臨社會，政治和財政壓力。
Rogers先生的農(nóng)場，以及種植其他高價值但口渴的作物如開心果，核桃和葡萄的農(nóng)場，處于精準農(nóng)業(yè)的前沿，被稱為“智慧農(nóng)場（smart farming）”。但不僅是水果和堅果農(nóng)民從精確中獲益。所謂的行作物（ row crops） - 覆蓋美國中西部大部分地區(qū)的玉米和大豆 – 傳統(tǒng)方法也正在被淘汰。播種，澆水，施肥和收獲都是由計算機控制的。即使它們生長的土壤也被監(jiān)測到其生命的一英寸范圍內(nèi)。
因此，農(nóng)場變得更像工廠：嚴格控制操作以生產(chǎn)可靠的產(chǎn)品，盡可能地免受大自然變幻莫測的影響。由于對DNA的更好理解，在農(nóng)場飼養(yǎng)的植物和動物也受到嚴格控制。精確的遺傳操作，稱為“基因組編輯”，可以將作物或牲畜的基因組更改為單個遺傳“字母”的水平。人們希望，這種技術(shù)比支持早期基因工程的物種之間的整個基因轉(zhuǎn)移更容易被消費者接受，因為它只是模仿了作物育種一直依賴的突變過程，但是以更加可控的方式。
硬件，軟件和“liveware”等技術(shù)變革正在超越田野，果園和野外。養(yǎng)魚也將得到幫助。而室內(nèi)園藝，已經(jīng)是最受控制和精確的農(nóng)業(yè)類型。
從短期來看，這些改善將通過降低成本和提高產(chǎn)量來提高農(nóng)民的利潤，并且還應(yīng)該以較低的價格使消費者受益。然而，從長遠來看，它們可能有助于為日益緊迫的問題提供答案：未來如何在不給地球土壤和海洋帶來無法彌補的壓力的情況下養(yǎng)活世界？從現(xiàn)在到2050年，地球上的人口可能會從目前的73億增加到97億。那些人不僅需要吃東西，他們還想吃得更好，因為更多人都會富裕起來。
聯(lián)合國機構(gòu)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）于2009年發(fā)表了一份報告，該報告顯示，到2050年，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量必須增加70％才能滿足預計的需求。由于大多數(shù)適合耕種的土地已經(jīng)養(yǎng)殖，這種增長必須來自更高的產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)過去經(jīng)歷了產(chǎn)量增加的轉(zhuǎn)變，包括二戰(zhàn)前的機械化以及20世紀50年代和60年代綠色革命中新作物品種和農(nóng)用化學品的引入。然而，在世界上一些集中養(yǎng)殖的地區(qū)，大米和小麥等重要作物的產(chǎn)量現(xiàn)已停止上升，未來增長需要更新的科技。
（人類口味還在變化）
智慧農(nóng)場：硅谷與山谷相遇---信息技術(shù)以各種形式接管農(nóng)業(yè)
農(nóng)民必須經(jīng)常處理一系列變量，例如天氣，土壤的水分含量和養(yǎng)分含量，雜草對農(nóng)作物的競爭，病蟲害對健康的威脅，以及采取行動處理這些事情的成本。如果他正確地完成了這個代數(shù)處理，或者找到了最優(yōu)答案，他將優(yōu)化他的收益并最大化他的利潤。
那么，智慧農(nóng)業(yè)的工作是雙重的。一種方法是盡可能準確地測量進入矩陣的變量。另一種方法是減輕農(nóng)民處理的負擔。
世界上最大的農(nóng)業(yè)設(shè)備制造商約翰迪爾（John Deere）于2001年決定將拖拉機和其他移動機器與全球定位系統(tǒng)（GPS）傳感器配合使用，這是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟成本效益的早期例證。準確度達到地球上任何地方幾厘米的范圍內(nèi)。這使得它們可以阻止它們重復作業(yè)或者漏掉任何區(qū)域，這樣的技術(shù)既減少了燃料費用（在某些情況下降低了40％），又提高了肥料，除草劑和農(nóng)藥噴灑等方面的均勻性和有效性。
改造系統(tǒng)--細菌和真菌可以幫助作物和土壤
盡管微生物被視作疾病的代理人，但它們在農(nóng)業(yè)方面也起到了有益的作用。例如，他們將空氣中的氮氣固定成可溶性硝酸鹽，作為天然肥料。了解和利用這些生物是農(nóng)業(yè)生物技術(shù)中很有潛力的部分。
目前，Monsanto 和 Novozymes，合作開展了此項工作。
這個名為BioAg的聯(lián)盟始于2013年，目前市場上有十幾種基于微生物的產(chǎn)品。這些包括殺真菌劑，殺蟲劑和臭蟲，它們從土壤中釋放出氮，磷和鉀化合物，使它們可溶，從而更容易被吸收。去年，兩家公司的研究人員測試了另外2,000種微生物，尋找能夠增加玉米和大豆產(chǎn)量的物種。表現(xiàn)最佳的菌株對兩種作物均提高了約3％。
2015年11月，Syngenta與荷蘭DSM公司建立了類似的合作伙伴關(guān)系。同年早些時候，4月，杜邦公司收購了加州微生物公司Taxon Biosciences。充滿希望的初創(chuàng)企業(yè)比比皆是。其中一個是波士頓的Indigo。它的研究人員正在對其40,000個微生物庫進行現(xiàn)場測試，看看它們是否能減輕干旱和鹽度對棉花，玉米，大豆和小麥的影響。另一個是西雅圖的Adaptive Symbiotic Technologies。組建這家公司的科學家研究在植物中共生的真菌。他們找到了一個，其天然伙伴是恐慌草（panic grass），一種沿海物種，當轉(zhuǎn)移到水稻等作物時，它會賦予鹽度抵抗力。
幾年前開始，農(nóng)民每隔幾年進行一次高密度土壤取樣以追蹤礦物質(zhì)含量和孔隙度等特性，可以預測田地不同部分的肥力（fertility）。精確的偵探有助于指示水的運動方式。種植在土壤中的探測器可以監(jiān)測多個深度的水分含量。一些探測器還能夠指示營養(yǎng)物含量以及它如何隨施肥而變化。
所有這些都允許可變密度播種，這意味著生長的植物密度可以根據(jù)當?shù)貤l件進行調(diào)整。并且密度本身受到精確控制。約翰迪爾的設(shè)備可以在3厘米的精度范圍內(nèi)種植單個種子。此外，當收獲作物時，谷物或豆類流入收割機罐的速度可以隨時測量。該信息與GPS數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以創(chuàng)建一個產(chǎn)量圖，顯示哪些土地的生產(chǎn)力或多或少，以及土壤和基于傳感器的預測的準確程度。然后可以將這些信息輸入下一季的種植模式。
農(nóng)民還通過飛機飛越陸地收集信息。 機載儀器能夠測量植物覆蓋量并區(qū)分作物和雜草。 使用一種稱為多光譜分析的技術(shù)，它可以觀察植物吸收或反射不同波長的太陽光的強度，它們可以發(fā)現(xiàn)不同作物的不同喜好。
連接到移動機械的傳感器甚至可以在運行中進行測量。 例如，安裝在拖拉機噴灑噴桿上的多光譜傳感器可以估算即將噴灑的作物的氮需求，并相應(yīng)地調(diào)整劑量。 因此，現(xiàn)代農(nóng)場可以產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。 但他們需要“翻譯”，為此，信息技術(shù)至關(guān)重要。
智慧農(nóng)業(yè)“門票”
在過去的幾十年里，大公司開始關(guān)注商業(yè)農(nóng)業(yè)的需求，特別是在美洲和歐洲。有些設(shè)備制造商，如John Deere。兩家美國巨頭陶氏和杜邦正計劃合并。另一家大型美國公司孟山都（Monsanto）是德國拜耳（Bayer）正在談收購要約。
商業(yè)模式也在發(fā)生變化。這些公司不再僅僅滿足于出售機械，種子或化學品，他們都在努力開發(fā)能夠充當農(nóng)場管理系統(tǒng)的矩陣運算軟件平臺。這些專有平臺將從單個農(nóng)場收集數(shù)據(jù)并在云中處理它們，從而了解農(nóng)場的歷史，個體作物品種的已知行為以及當?shù)氐奶鞖忸A報。然后，他們會向農(nóng)民提出建議。
制造機器，培育新作物或制造農(nóng)用化學品都具有很高的進入門檻，但是，任何商人都可以將基于數(shù)據(jù)的農(nóng)場管理系統(tǒng)整合在一起，即使沒有農(nóng)業(yè)歷史。例如，位于硅谷南端桑尼維爾的Trimble Navigation估計，作為一家成熟的地理信息公司，它可以通過一個名為Connected Farms的系統(tǒng)進入智慧農(nóng)業(yè)市場。它以去年收購的加拿大農(nóng)業(yè)咨詢公司AGRI-TREND的形式購買了這些專業(yè)技能。
一些公司專注于市場利基。例如，位于法國蒙彼利埃的iTK專門研究葡萄，并建立了描述所有主要品種行為的數(shù)學模型。它現(xiàn)在正在擴展到加州。
由于農(nóng)場管理軟件的大量涌現(xiàn)，希望傳感器可提供給它們越來越多的數(shù)據(jù)。而且更好，更便宜的傳感器也在路上。例如，濕度傳感器通常通過測量土壤的電導率或電容來工作，但位于加利福尼亞州圣克拉拉的一家名為WaterBit的公司正在使用一種不同的技術(shù)，據(jù)稱它可以以十分之一的價格完成工作。現(xiàn)有產(chǎn)品中，約翰迪爾銷售的傳感器可以光譜測量液體肥料噴灑時的氮，磷和鉀組成，允許實時調(diào)節(jié)噴霧速率。這就解決了液體肥料效果很好，但不標準化的問題。
一個真正自動化的工廠化農(nóng)場將不得不將人們完全排除在外。這意味著在地面和空中引入機器人，并且許多有希望的農(nóng)業(yè)機器人制造商正在試圖這樣做。
在悉尼大學，澳大利亞現(xiàn)場機器人中心開發(fā)了RIPPA（智慧感知和精確應(yīng)用機器人），這是一種四輪太陽能設(shè)備，能夠識別蔬菜田中的雜草并單獨進行摧毀。目前，它通過精確瞄準的精確劑量的除草劑來實現(xiàn)這一目標。但類似的可能會被一束微波，甚至是激光取代。
對于不那么挑剔的事情，明尼阿波利斯的Rowbot系統(tǒng)公司正在開發(fā)一種機器人，可以在成排的部分種植的玉米植物之間移動，允許它在不破壞它們的情況下向植物施加補充的肥料側(cè)敷料。實際上，將來有可能將劑量與農(nóng)場中的植物相匹配，在那里通過機載多光譜相機評估個體植物的需求。
對于目前手工采摘的水果和蔬菜種植者來說，機器人也很感興趣。水果采摘是一項耗時的業(yè)務(wù)，如果它是自動化的，會更快更便宜。機器人揀貨員開始出現(xiàn)了。
西班牙公司AGROBOT生產(chǎn)的SW6010使用相機識別草莓并找出適合采摘的草莓，被傳送帶傳遞，由坐在機器人上的操作人員包裝。在荷蘭，瓦赫寧根大學的研究人員正在研究用于辣椒等大型農(nóng)產(chǎn)品的機器人收割機。
機器人技術(shù)正在迅速發(fā)展，運行此類機器所需的控制系統(tǒng)變得越來越便宜。有人認為，在十年左右的時間里，富裕國家的許多農(nóng)場將主要由機器人操作。
還有一些人想知道農(nóng)民將在多大程度上讓他們的農(nóng)場成為機器人主宰。像約翰迪爾（John Deere）出售的自引導農(nóng)業(yè)機械已經(jīng)完全是機器人。它就像一架客機，飛行員通常在著陸和起飛之間幾乎沒什么可做的，因為計算機為他做了工作。然而，Deere并沒有計劃將完全控制交給云，因為這不是客戶想要的。
地下種植
如果在戶外農(nóng)業(yè)中完全控制仍有一段距離，那么在完全人工環(huán)境中種植的作物已經(jīng)接近了。 在位于倫敦南部的克拉珀姆（Clapham）下面的隧道中，地下長大（Growing Underground）項目已經(jīng)開始了，它正在種植大約20種沙拉植物，這些沙拉植物旨在出售給城市的廚師和三明治店，地下空間是第二次世界大戰(zhàn)的防空洞。
在很多方面，Growing Underground的農(nóng)場類似于任何其他室內(nèi)水培作業(yè)。 但是有一個很大的不同。 傳統(tǒng)的溫室，其玻璃或聚碳酸酯墻，旨在允許盡可能多的陽光。 地下成長正相反，照明由發(fā)光二極管（LED）提供。 這些極簡主義的水栽法精確調(diào)整了它們的光譜，使它們發(fā)出的光最適合植物的光合作用。
正如您所期望的那樣，傳感器會觀察溫度，濕度，照明等所有內(nèi)容，并將數(shù)據(jù)直接發(fā)送到劍橋大學的工程部門，以及有關(guān)植物生長的信息，以便為未來的作物制定最佳方案。
目前，Growing Underground的老板Steven Dring正在將產(chǎn)量限制在草藥和蔬菜中，例如小萵苣和海蓬子，這些都可以迅速提升到可收獲的尺寸。他將香菜的周期從21天減少到14天。但測試表明該系統(tǒng)也適用于其他較粗糙的作物。胡蘿卜和蘿卜已經(jīng)成功地以這種方式種植，盡管他們可能沒有足夠的優(yōu)勢來使他們的地下種植變得有商業(yè)價值。但是，生活在倫敦市內(nèi)郊區(qū)（如Clapham）的時尚都市人喜歡的中國蔬菜也很適合。從開始到結(jié)束需要五周時間。如果把這個降到三周，Dring先生認為這將是有利可圖。
這對制造LED的公司也可能是一件好事。 Dring先生來自芬蘭公司Valoya。在瑞典，Heliospectra也在同一個行業(yè)。荷蘭電氣巨頭飛利浦也加入進來。在傳統(tǒng)溫室中，這種燈用于補充太陽，但越來越多的人在像Dring先生這樣的無窗中操作中。
這種農(nóng)業(yè)不一定要在地下進行。 Dring先生的行動也在表面上的建筑物中出現(xiàn)。世界各地的舊肉類加工廠，舊的，廢棄的工廠和倉庫正在變成“垂直農(nóng)場”。雖然它們永遠不會填滿整個世界的肚子，但它們不僅僅是一種時尚。相反，它們是市場花園的現(xiàn)代版本，曾經(jīng)在城市的邊緣繁榮 - 就像Clapham一樣 - 在他們占領(lǐng)的土地被城市蔓延吞沒之前。通過精確控制輸入和輸出，它們也代表了農(nóng)業(yè)可能成為的終極目標。
漁業(yè)養(yǎng)殖：--減輕對海洋的壓力
在巴爾的摩內(nèi)港碼頭建筑的地下室，海洋與環(huán)境技術(shù)研究所的一群水產(chǎn)養(yǎng)殖者正在努力創(chuàng)造一個人工生態(tài)系統(tǒng)。 Yonathan Zohar和他的同事希望從海洋中解放海洋魚類的養(yǎng)殖，以便在內(nèi)陸建造養(yǎng)魚場。新鮮的魚，從鹽水中出來的那天（即使所討論的鹽水是自來水和鹽的混合物）服務(wù)，因此將成為數(shù)百萬現(xiàn)在必須將魚從遠處運到內(nèi)地深處。同樣重要的是，海洋魚類養(yǎng)殖者不再需要找到合適的沿海地點來種植庫存，同時它們會變成可銷售的尺寸，不必使擁擠的動物暴露于疾病并污染海洋環(huán)境。
自遠古以來，人們就已在池塘養(yǎng)殖淡水魚，但主要生活在咸水中的鮭魚等養(yǎng)殖品種的存在時間僅為幾十年，淡水養(yǎng)殖的并行轉(zhuǎn)型也在工業(yè)規(guī)模上進行?，F(xiàn)在養(yǎng)魚業(yè)正在蓬勃發(fā)展。如下頁的圖表所示，人類對養(yǎng)殖魚類的消費量已超過牛肉。事實上，未來為人類提供足夠的動物蛋白的一種方法可能是通過水產(chǎn)養(yǎng)殖。然而，為了保持繁榮發(fā)展，像佐哈爾博士這樣的技術(shù)專家必須變得更有創(chuàng)造力。
他的生態(tài)系統(tǒng)即將進行商業(yè)試驗，不斷回收相同的鹽水供應(yīng)，由三組細菌凈化。一組將魚排出的氨轉(zhuǎn)化為硝酸根離子。第二步將這些離子轉(zhuǎn)化為氮氣（一種無害氣體，占空氣的78％）和水。第三，研究從水中過濾出的固體廢物，將其轉(zhuǎn)化為甲烷，甲烷通過特殊的發(fā)電機提供部分電力，使整個運行保持運行。結(jié)果是一個封閉的系統(tǒng)，可以在任何地方設(shè)置，不產(chǎn)生污染，可以保持無疾病。它也是防逃脫的。這意味著古老的世界物種，如鯛魚和鱸魚，現(xiàn)在不能在美國養(yǎng)殖，因為它們可能會在野外出來繁殖，可以隨時隨地送到桌上。
除了改變養(yǎng)魚場的設(shè)計外，佐哈爾博士還致力于擴大他們可以種植的物種種類。他花了數(shù)十年的時間研究激發(fā)產(chǎn)卵的激素系統(tǒng)，現(xiàn)在可以根據(jù)需要刺激它。他還研究了孵化魚苗的需求，這些魚苗通常與成魚完全不同，如果它們要茁壯成長必須滿足。目前，他正試圖為所有最理想的物種之一藍鰭金槍魚做這件事。如果他取得成功，從而為這種動物的野生種群的下降提供了另一種選擇，世界各地的壽司愛好者將永遠欠他人情。
魚農(nóng)過去常常夢想用轉(zhuǎn)基因來調(diào)整它們的收益，讓它們更快地生長。實際上，在過去的幾十年里，研究人員以這種方式治療了超過35種魚類。他們?nèi)〉镁薮蟮某晒?。但是，只有一家公司堅持到監(jiān)管部門的批準。 AquaBounty的轉(zhuǎn)基因大西洋鮭魚現(xiàn)已在美國和加拿大測試，具有快速生長的理想特性。它的轉(zhuǎn)基因取自大鱗大麻鮭魚，使其全年增加體重，而不僅僅是春季和夏季。這將魚的時間縮短到可以達到市場規(guī)模的一半。然而，人們是否愿意吃掉這些結(jié)果本身就是一項實驗 - 所有其他研究人員都非常清楚公眾對轉(zhuǎn)基因作物的緊張。
這可能是明智的。野生魚類有很多自然變異，傳統(tǒng)的選擇性繁殖可以在沒有任何高科技干預的情況下產(chǎn)生很大的差異。早在2007年，Akvaforsk的研究人員（現(xiàn)為挪威食品，漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所（NOFIMA）的一部分）的研究報告顯示，該國鮭魚養(yǎng)殖者三十年的選擇性繁殖導致魚類生長速度快了兩倍。
位于挪威的卑爾根SalmoBreed的研究人員已經(jīng)采用了它來制造更大，生長速度更快的魚類，而不是攻擊兩種魚類養(yǎng)殖的禍害和感染。通過追蹤SNP（單核苷酸多態(tài)性，用作標記的基因組中單個遺傳字母的變異），他們已經(jīng)產(chǎn)生了對海虱具有抗性的鮭魚品種以及胰腺疾病，這是一種病毒性疾病。他們現(xiàn)在正在研究第三個問題，即阿米巴鰓病。在日本，類似的工作導致了對病毒性淋巴囊腫具有抗性的比目魚的發(fā)展，對“冷水”疾病免疫的鱒魚，細菌感染和琥珀魚，這些躲避了一組稱為單基因的寄生蟲的注意力。
因此，改變自然對于魚類養(yǎng)殖的成功至關(guān)重要。但是，培育也可以提供幫助，例如通過優(yōu)化飼喂動物的食物。與任何產(chǎn)品一樣，成功的關(guān)鍵之一是降低成本。在這里，環(huán)境和商業(yè)方面的考慮是一致的。
環(huán)保主義者的一個常見抱怨是，養(yǎng)魚并沒有像海洋那樣減輕對海洋的壓力，因為它使用的大部分飼料都是用魚粉制成的。這簡單地將捕撈壓力從人們食用的物種直接轉(zhuǎn)移到那些變成這種食物的物種。但魚粉價格昂貴，因此研究人員正試圖通過替代植物物質(zhì)（如大豆）來減少使用量。在這方面，他們?nèi)〉昧顺晒?。根?jù)NOFIMA研究人員去年發(fā)表的一篇論文，1990年在挪威使用的鮭魚飼料中有90％是魚粉。 2013年，可比數(shù)字為30％。實際上，歐洲議會在2014年發(fā)表的一份報告發(fā)現(xiàn)，2005年水產(chǎn)養(yǎng)殖中的魚粉消費達到頂峰。
這些食料只是一種氣體
用植物喂食鮭魚等食肉動物是降低成本和減低環(huán)境危害的一種方法。乍一看似乎充滿異國情調(diào)的是用天然氣制作魚類食品。這是加州公司Calysta的新的業(yè)務(wù)。 Calysta將氣體 - 或者更確切地說，它的主要成分 - 甲烷 - 輸送到稱為甲烷氧化菌的細菌中。它們代謝甲烷，從中提取能量，并利用這些釋放的原子，以及水中的氧氣和空氣中的氮氣來構(gòu)建它們的身體。然后，Calysta將這些尸體變成蛋白質(zhì)顆粒，作為魚類食品出售，這一過程在海洋或田地上都沒有特別壓力。
然而，即使是傳統(tǒng)的魚類食品，與農(nóng)場動物的飼料相比也是壓力很低的。因為魚是冷血的，所以他們不必吃東西來保暖。因此，他們將更多的食物轉(zhuǎn)化為體重。對于保護主義者，以及那些擔心將來是否有足夠的食物來養(yǎng)活不斷增長的人口的人來說，這使得魚成為一種特別有吸引力的動物蛋白。
盡管如此，對有腿和翅膀的需求也在增長。因此，新技術(shù)也應(yīng)用于畜牧業(yè)。一些富有想象力的研究人員甚至試圖在工廠種植肉類和其他動物產(chǎn)品。
畜牧業(yè)：改進動物福利
技術(shù)不僅可以提高生產(chǎn)力，還可以改善動物福利
如果農(nóng)業(yè)的未來更像工廠一樣，有些人可能會認為對雞和豬這樣的牲畜的處理已經(jīng)引領(lǐng)了這條道路。然而，這些并不是快樂的先例。對于那些擔心現(xiàn)代農(nóng)業(yè)其他方面的人來說，作物植物沒有引起福利問題，即使是魚，只要它們保持健康，很少會引起抗議者的憤怒。鳥類和哺乳動物是不同的。他們?nèi)绾伪粚Υ怯械赖孪拗频摹?/p>
特別是牛正在獲得自己的私人傳感器。設(shè)置在動物瘤胃內(nèi)，測量胃酸度和尋找消化問題的設(shè)備已經(jīng)有好幾年了。它們現(xiàn)在已經(jīng)被加入運動探測器，例如由英國劍橋的一家小公司Smartbell開發(fā)的。這個傳感器掛在牛的脖子上，記錄著佩戴者的動作，并將這些信息傳遞給云端。動物的一般活動水平是其適應(yīng)性的良好指示，因此系統(tǒng)可以預警任何麻煩。特別是，它立即顯示其佩戴者何時跛腳 - 這是一個問題，大約五分之一的英國牛在他們生命中的某個時刻受到影響 - 甚至在敏銳的農(nóng)民可能注意到任何錯誤之前。如果及早發(fā)現(xiàn)，跛足很容易治療。如果允許時間長久，通常意味著必須銷毀動物。
運動檢測器還可以顯示奶牛是否準備好進行授精。當她處于發(fā)情期時，她的運動模式會發(fā)生變化，探測器會將其拾起并提醒她的主人。良好的繁殖對于畜牧業(yè)至關(guān)重要，并且標記輔助的基因組選擇將確保用于這種授精的精液繼續(xù)產(chǎn)生更好和更強的后代。雖然不太清楚 - 正在積極爭論 - 基因組編輯是否在這里發(fā)揮作用。轉(zhuǎn)基因植物給陸地動物提供了比捕撈更廣泛的機會。
根據(jù)這一思路，明尼蘇達州圣保羅的一家公司Recombinetics公司正在嘗試使用現(xiàn)在用于農(nóng)作物的基因組編輯來創(chuàng)造一種無角荷斯坦牛的菌株。荷斯坦牛奶是一種很受歡迎的擠奶品種，但是它們的牛角使它們很危險，所以它們通常被稱為小牛皮，它們很麻煩，對動物來說很痛苦。因此，重組動力學公司的創(chuàng)始人斯科特·法倫克魯克（Scott Fahrenkrug）的想法是向荷爾斯泰因引入一種DNA序列，使某些肉牛無角。這涉及刪除十個核苷酸的序列并用212個其他核苷酸替換它。
位于蘇格蘭羅斯林研究所的布魯斯·懷特勞（Bruce Whitelaw）也通過改變一種有助于調(diào)節(jié)對這種疾病的免疫反應(yīng)的基因來編輯對非洲豬瘟對豬的抗性，使其與疣豬中發(fā)現(xiàn)的相似。這些野生非洲豬與病毒共同進化，因此比非非洲馴養(yǎng)動物更不易受其影響。在內(nèi)羅畢的國際畜牧研究所，史蒂夫·坎普和他的同事正在考慮編輯對非洲牛的一種巨大的牲畜殺手 - 昏睡病的抵抗力。所有這些都會讓動物更健康，也更快樂。
然而，并非所有這些工作都是以福利為導向的。 Fahrenkrug博士也一直在研究一種可以增加肌肉質(zhì)量的著名突變。這種突變位于一種名為肌肉生長抑制素的蛋白質(zhì)基因中，天然存在于比利時藍牛中。肌肉生長抑制素抑制肌肉細胞的發(fā)育。比利時藍突變破壞肌肉生長抑制素的結(jié)構(gòu)，從而起作用。因此動物的肌肉過大。兩年前，與德克薩斯A＆M大學的研究人員合作，F(xiàn)ahrenkrug博士編輯了另一種牛的成員的肌肉生長抑制素基因。
然而，有可能是一種更好的方法來培養(yǎng)肌肉，即消費者最想要的動物組織，而不是動物本身。至少有兩組研究人員認為它可以直接生產(chǎn)。 2013年，荷蘭馬斯特里赫特大學的Mark Post公布了第一個用實驗室培養(yǎng)的肌肉細胞制成的漢堡包。今年2月，一家名為Memphis Meats的加利福尼亞公司緊隨推出了第一個這樣的肉丸。
Post博士的原始漢堡包重140克，是由圣路易斯裝配而成的
迎接2050
人類進步最大的無名勝利之一就是大多數(shù)人不再在這片土地上工作。那不是貶低農(nóng)業(yè)。相反，它是贊揚該行業(yè)的巨大生產(chǎn)力增長，幾乎完全通過農(nóng)業(yè)機械，化肥和其他農(nóng)用化學品的技術(shù)應(yīng)用，以及科學改良的作物和牲畜來實現(xiàn)。 1900年，大約41％的美國勞動力在一個農(nóng)場工作;現(xiàn)在比例低于2％。在較貧窮的國家，效果不太明顯，但總的方向是相同的。 2007年，城市居民在世界總?cè)丝谥械谋壤_到了50％，并且仍然在不斷上升，但生活在農(nóng)村的人口比例萎縮仍然能夠滿足城市居民的需求。
沒有水晶球可以預測這種情況是否會持續(xù)下去，但從過去的形式看，到2050年，地球?qū)⒈?009年增加70％的糧食，這正如糧食和農(nóng)業(yè)組織（糧農(nóng)組織）所說的那樣。盡管世界某些地區(qū)的一些作物已達到生產(chǎn)力平臺，但在糧農(nóng)組織做出這一預測后的六年中，谷物產(chǎn)量增加了11％。
不管它是否確實如此，其他一些趨勢似乎已接近未來。精準農(nóng)業(yè)將從其北美中心地帶蔓延到歐洲和南美洲的常規(guī)地區(qū)，例如巴西，那里的大型耕地占主導地位。有人，也許在中國，將研究如何將精確技術(shù)應(yīng)用于大米，玉米和其他作物。
這些大型農(nóng)場可能會繼續(xù)由提供種子，庫存，機器和管理計劃的大型公司提供。但是，就管理計劃而言，新公司有一個開放的機會，有更好的想法可以竊取至少部分市場。
還有其他很多機會，內(nèi)陸魚類養(yǎng)殖和城市垂直養(yǎng)殖 - 雖然與中西部大豆種植或蘇格蘭海灣鮭魚養(yǎng)殖場相比的利基作業(yè) - 是為了滿足當?shù)貜碗s的都市人的需求而進行的未來浪潮。在這些企業(yè)中，農(nóng)場作為工廠的想法得到了合乎邏輯的結(jié)論。
然而，在世界較貧窮的地區(qū)，爭奪全腹的戰(zhàn)斗將不會停止， 特別是在非洲，變革的范圍既巨大又不可預測。雖然非洲農(nóng)業(yè)的問題絕不是純技術(shù)改善的道路，但更好的教育和更好的政府都會有很大的幫助 - 技術(shù)仍然有很大的作用。像NextGen木薯項目這樣的組織，采用最新的育種技術(shù)來降低作物對疾病的敏感性，提高其產(chǎn)量和營養(yǎng)價值，為非洲人提供了一個跨越未來的機會，繞過固定的 - 線路網(wǎng)絡(luò)和直接移動到移動設(shè)備。即使將這種潛力轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力仍需要前面列出的發(fā)展，農(nóng)作物也可能在幾年內(nèi)從18世紀到21世紀的潛力水平上升。
展望未來，情況依然不確定。創(chuàng)造C4水稻，固氮小麥或增強的光合作用途徑所需的大規(guī)?；蚬こ炭隙〞鹨蓱]，也許不僅僅是新盧德派。一個普遍的技術(shù)真理是，有更多的想法，更多的研究，更多嘗試，然后再批評檢討，總是有益的。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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