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Unsplash文｜35斗（ID：vcearth），编译｜李薇羽、罗建*
瑞士银行首席投资办公室（UBSChiefInvestmentOffice，简称UBS）今年七月发布了一项研究报告，系统剖析了当下农业及食品行业的技术和产业趋势，35斗对这份名为《食物革命：粮食的未来和我们面临的挑战》的报告进行了编译。
科技重塑农业传统，设施农业、有机食品、人造肉潜力大
农业逐渐向城市和垂直方向发展
城市农业和垂直农业属于创新的解决方案，并开始在世界范围内获得吸引力。它们可以以商业生产的形式出现在办公室或超市顶部的天空农场、公共分配区(比如由于空间不足而位于草坪边缘)、公园和花园的可食用边界、建筑物上的生活墙，以及为支持弱势社区而设立的社会食品项目。
这些技术的核心是利用照明系统的创新，使植物能够快速生长，并提高营养特性。垂直农业在土地稀缺且价格昂贵的城市地区更能凸显其价值。在这个系统中可以种植的经济作物种类正在增加；
与此同时，设施开发的相关成本正在下降——这使得它们在世界各地的许多城市变得越来越普遍。例如，年6月，CropOne控股公司与阿联酋航空餐饮公司合作，创建了世界上最大的垂直农场（13万平方英尺），该农场将于年底在迪拜开业。
总的来说，这一技术发展是为了减少资源浪费，与传统农业相比，它带来了巨大的环境效益，具体包括:
与传统的田间种植相比，减少了95%-99%的用水量，没有农业径流(据了解，废水是可饮用的);
所需种植面积大大减少(农场垂直堆放在工业建筑内);
零杀虫剂、除草剂或杀菌剂(没有土壤的封闭环境)的使用，更少使用化肥(植物使用的剂量是很小的，没有过量或浪费肥料)。
反对垂直农业的人经常提到能源使用，特别是碳足迹——因为大约70%的垂直农业会伴随着大量电源的使用。但在我们看来，LED技术在持续进步，所以有望在未来几年继续降低成本。
此外，这些成本必须与人们尽可能“本地化”饮食的好处一起考虑：更少的食品运输里程(新鲜农产品运输的距离)意味着城市人口会获得更新鲜的食品，这鼓励我们消费应季食品，并减少有害包装的过度使用。
科学家进*肉制品研究
在未来10年，技术发展会允许我们制造出替代肉类、鱼类、蛋类和乳制品的食品，它们具有更低的碳足迹，而且不需要屠宰动物，因而成为一种可行的商业选择。例如，《环境科学与技术》()杂志上的一篇文章表示：实验室里研发的肉类可以减少78-96%农业造成的温室气体排放量，同时减少99%的土地使用。
实验室培育的或者说“培养”肉类，可以成为真正的肉类和植物性产品之间的桥梁。位于荷兰的MosaMeat公司利用细胞自我繁殖技术生产出一种“动物性”产品，同时避免对繁殖、饲养和屠宰大量动物的需要。科学家们从动物比如牛、猪、鸡和海洋生物等身上然后把它们放在生长介质中的生物反应器中，产生“培养肉”。
虽然目前的科学技术还不能使人造肉达到“上等牛排”的口感，但汉堡、鸡块和肉丸等加工肉类广受好评，有望在五年内在超市上架销售。其他公司如Singapore’sShiokMeats正专注于生产以细胞为基础培养的海鲜，科学家们在实验室中复制虾的干细胞，以制造可食用的组织。科学家最终的目标是培养这些细胞直到它们长出大片的肌肉组织，只是这一设想还没有实现，好几家公司都强调了复制真正肉类的质地和形状所面临的技术挑战。
此外，价格也是当下面临的难题之一。在美国，牛肉末的价格约为每磅5美元，而实验室培育的人造牛肉价格约为每磅美元(而BeyondBurger的价格为每磅12美元)。
但随着私人投资和需求的增加，这一差距无疑将会缩小；年3月，MemphisMeats公司告诉《华尔街日报》，他们已经将一磅细胞培养鸡肉的价格降到了美元/磅，仅仅一年之后，该公司的首席执行官就宣布价格已经降到了0美元/磅以下(《华盛顿邮报》，年)。
关于这些“新型肉类”的另一场斗争，旨在防止企业将“肉类”一词用于传统饲养肉类以外的任何东西。这场斗争已经转向*治层面，一些司法管辖区已经提出或通过了相关立法。不过，肉类行业的大公司本身也在大力投资于肉类创新，将其作为外包研发的一种形式；瑞士肉类加工巨头贝尔食品集团(BellFoodGroup)就是一个例子。
有机农产品成为主流
近年来，本地食品运动已成为世界各地出现的优质食品行业的一个引人注目的组成部分。它产生于对种植自己食物的人的诚信进行评估的愿望，并将这一过程视为确保更健康、更安全、更环保的可持续食物不可或缺的一部分。
在城市地区兴起小农市场本身就是一个独立的运动，但有机食品被视为这一更广泛趋势的一部分。然而，有机农业倾向于极化思维。一个阵营认为，广泛采用有机食品将使世界上一半的人挨饿，而另一个阵营则认为有机食品对健康饮食至关重要。所以关键问题在于，有机农产品是代表了一种必需品，还是仅仅是消费者的一种可取的选择。
随着我们对渗透在日常生活中的*素和致癌物了解加深，许多消费者对有机和生物产品的信任似乎正在增强。
高价值消费者对食品安全和营养质量的担忧，以及对产品品牌和营销方式创新的担忧，正在降低这些产品的需求弹性。
另外，反对有机食品的一个主要理由是有机食品的产量较低。在有机部门的背景下，这个问题似乎不太相关，因为有机部门正越来越多地受益于与非有机农民一样的数字和精确技术。正如我们在之前提到的，另一个担忧是，只选择有机产品的消费者将错过种子科学家新一代创新的许多好处。
微藻可以改变世界
微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。
藻类个体大小悬殊，其中，只有在显微镜下才能分辨其形态的微小藻类类群被人们称为微藻（microalgae），故此微藻不是一个分类学上的名称。
根据世界粮农组织()的数据，每年消费的海鲜中有50%来自人工养殖。并且预计水产养殖业将持续繁荣——到年产量或将增长34%。在各方因素的影响下，饲料供应业便产生了巨大的压力（饲料供应主要由饲料鱼、大豆和其他谷物构成）。每年从野外捕捞的万吨饲料中，约90%被磨成粉或油，用于养殖供人们食用的鱼类(TimCashion,FrédéricLeManach,DirkZeller,DanielPauly,)。
这个现状促使研究人员试图制造一种替代品，它会提供饲料鱼中存在的营养成分，这在经济上是可行的，也不会耗尽人类直接依赖的粮食等资源。藻类可能是这种一种可行的脂肪酸替代来源。工业研究表明，藻类的生长速度比陆生植物快10倍，而生产等量生物量所需的土地少于十分之一。
只是要想取代每年万吨的野生水产养殖鱼类，就需要大量生产微藻。生产成本也应下调，因为农民会选择充足和更便宜的粮食。根据LeslieNemo在《科学美国人》(scienceAmerican,)上发表的一篇文章，提高产量的其他内在障碍是确定脂肪酸(如omega-3)的正确比例，以及模拟鱼油中发现的自然平衡。
研究人员必须找到完美的藻类或酵母菌菌株，并喂给它们合适的发酵剂，这样相关微生物就能按比例生产出所有东西，或者它们必须结合各种来源的脂肪酸，这些要求都使得协调生产更加困难。此外，替代饲料精炼厂再生产过程中的温室气体排放量也是个问题。
我们认为，克服这些障碍对于满足人类的需要将是至关重要的，且不会增加过度捕捞和气候变化对海洋生态系统的压力。
天上无人机，地上机器人，智慧农业系统成型
在农场里拥抱创新
我们似乎正处在一个重大变革的风口上，不仅是在生产力方面，而且在如何、在何处、何时种植粮食等基本问题上都面临着挑战。初创企业各大公司拥有一系列技术创新，通过将数字解决方案集成到农业系统中，提高了营养物质和其他投入的精确应用度，即“农业4.0”。
这样做的同时，尽量减少对土壤的破坏，提高无人机技术在陆地和空中的使用，加强动植物遗传、营养和健康，以提高生产力。
过去十年对这些技术投资的增加最能说明这种机会的重要性。年，农业科技的投资总额估计为1亿美元。毕马威会计师事务所(KPMG,)的数据显示，到年，这一数字升至42亿美元。数据驱动的农业已经在帮助农民和食品生产商找到用更少的钱实现更大增长的创新方式。
随着城市化降低了农村劳动力，新技术将对减轻剩余农民的工作量至关重要。操作将远程化，流程将自动化，风险将由机器识别，问题将通过向中央指挥中心键入命令来解决。在未来，农民的技能将越来越多地是技术和生物能力的结合，而不是纯粹的农业知识。
好消息是农民们已经习惯了技术。然而，阿德里安·珀西()认为，脱节的现象仍然存在。他认为，除非我们找到一个让农民参与农业科技的价值主张，否则他们(理所当然地)仍将对新产品持怀疑态度。科技的责任在于证明数字技术的进步不仅仅是环保的小把戏。人们需要使用更少的人力生产更多、更高质量的食品。将这些产品推向市场的企业家需要积极地从他们想要帮助的用户那里收集反馈。
连通性差和缺乏综合的实际解决方案是数字化滞后的另一个原因。此外，机器人机器的成本仍然高得让人望而却步，而像无人机和物联网领域这样的尖端解决方案成本高昂，而且学习难度大。
尽管农业科技还未尽善尽美，但是情况在不停地变化，我们将在下文中继续讨论。
地面机器人
拖拉机制导和自动驾驶技术已经成熟，但是无人驾驶的自动拖拉机要想成为普遍使用的拖拉机还需要很长的时间。监管、高传感器成本和信任缺乏才是主要限制因素，而不是技术本身。
然而，智能工具的崛起正在加快步伐。事实上，先进的视觉技术是源于机器学习(即深度学习)。
在这里，机器学会区分作物和杂草，因为工具是沿着田地拉，使他们能够采取特定地点的除草或喷洒行动。我们预计这种工具将越来越普遍。现在他们还处于婴儿期，软件还在开发中。博世(Bosch)与拜耳(Bayer)联合开发智能喷雾器的合资企业正接近大规模商业化。
在广域农业之外，农业机器人的应用受到了限制;尤其在园艺领域，智能技术在很大程度上仅限于灌溉。但一些新鲜草莓收割机已经试运行，一些正在过渡到商业模式。不过，这项任务在技术上仍然具有挑战性：视觉系统需要探测复杂树冠内的水果，而机器人手臂必须快速、廉价、轻柔地采摘水果。
新型的末端执行器，包括那些“软机器人”，可以被动地适应水果的形状，改进了由人工智能学习过程支持的抓取算法。低成本、高质量的机械手臂正在并工作投入，更好的视觉系统都在帮助推动这项技术走向商业化。
在乳制品行业，全球已经安装了数千台自动挤奶机。例如，荷兰有个自动挤奶系统，总共有个挤奶装置(DairyGlobal,)，这意味着大约22%的荷兰农民拥有机器人。随着机器人能力的肯定，该行业将继续扩张。
空中无人机
无人机现在在种植周期的每个阶段都有使用。他们制作精确的三维地图用于早期土壤分析，帮助规划种子种植，并收集数据来帮助管理灌溉和氮水平。
农业正逐渐成为无人机的主要潜在市场之一，因为该行业正逐渐摆脱近年来已商品化的消费机型。新成立的公司创造了无人机种植系统，降低了总体种植成本。这些系统将带种子和营养物质的豆荚射入土壤，提供作物生长所需的一切。此外，在作物保护化学品的应用中，无人机可以扫描地面潜在的问题(如害虫、真菌爆发等)。并且，无人机的空中喷洒速度是传统机械的5倍。
农作物监测低效是提高产量的巨大障碍。使用无人机，时间序列动画可以显示作物的生长情况，如果显示生产效率低下，人们便可以更改种植管理方式。通过使用可见光和近红外光扫描作物，无人机携带的设备可以帮助跟踪植物的变化，分析它们的健康状况，并提醒农民注意疾病。
大数据与互联互通
在我们的长期投资主题“能使用的技术”中，我们将云技术和大数据确定为五大使能用技术中的两项，这两项技术将增强许多行业的技术颠覆能力，甚至可能取代现有的行业领导者。
在我们看来，云技术的兴起是一种民主化。它使较小的企业能够使用大企业级别的应用程序，而大数据可以帮助从过于复杂而无法用传统方法和工具操作的大型未开发数据池中提取重要的价值。
在食品生产中，物联网和传感器等联网设备使得通过云计算和大数据技术收集大量数据进行分析成为可能。其结果是对农业因素的深入了解，如湿度、当地降雨率和温度变化，可用于优化许多过程。
例如，在南美洲，粮农组织利用物联网设备、云存储和大数据技术开展了一个节水项目。在分析了数据后，该机构提出了切实可行的建议，帮助农民做出更好的决定。同样，嘉吉(Cargill)也入股了爱尔兰初创企业Cainthus。Cainthus利用面部识别软件识别奶牛个体，并跟踪牛群的健康状况，旨在提高奶牛养殖场的生产率。
物联网一直受到接入不足的限制，尤其是在农村地区。许多国家在边远地区的通信网络投资，以及5G技术和其他低功率网络解决方案的转型潜力，正使该部门的数字化对许多偏远农村生产者更具可行性。随着人们认识到高速宽带的经济效益和社会潜力，农村互联互通日益增强。随着农业不仅进入代际传承时期，而且数字增强型农业的经济和环境效益变得更加明显，对变革的阻力正在下降。随着需求的增长，解决方案的短缺逐渐减少。
卫星系统
毕马威会计师事务所(KPMG,)称，随着成本下降和定期从小型、成本相对较低的轨道卫星系统收集大面积陆地图像的能力增强，利用卫星的精准农业变得越来越可操作。该技术利用生物算法和其他工具对这些图像进行分析，以观察、测量、理解和响应作物田间和田间的变化。
世界经济论坛表示，精准农业技术的应用正在迅速增长。通过使某种投入(如水、肥料或其他农业化学制品)能够精确、定量地应用于某块土地，农民可以既降低成本又提高产量。不同来源的数据，如高分辨率卫星图像、气象记录、土壤养分传感器、水流计和生产报告等，可以通过算法进行集成和分析，从而提出具体的建议，不仅提高农作物产量，而且尽可能保护环境。
将不同的技术集结起来会获得最大好处。当大数据、物联网和卫星与传感器一起工作，应用于生产系统——无论是田园、园艺还是任何其他形式的生物生产——在最大化土地生产潜力的同时，最小化对环境的负面影响。要想实现这一目标，需要招募有技能的人才，梳理数据，得出能够改善结果的见解，并构建能够增强用户感知的算法。
节水技术至关重要
根据联合国的数据，23亿人无法获得足够的卫生设施。超过6.5亿人无法获得安全饮用水。全球的粮食生产系统占据着全球最大的用水系统，它消耗了地球上70%的淡水。
水资源短缺不仅影响社会和经济稳定，而且破坏自然环境和生态系统的可持续性。联合国的研究表明，43个国家已经面临严重的水资源短缺，预计到年，全球一半人口可能生活在水资源高度紧张的地区。
城市化会带来工业化的提升和水资源消耗量的提升，这将对农业、淡水和沿海水产养殖资源造成更大的压力。国际自然保护联盟估计，到年，对水、能源和食物的需求将分别增长55%、80%和60%。因此，人们越来越