擺脫世界飢餓困境的3種技術趨勢

擺脫世界飢餓困境的3種技術趨勢

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隨著社會的發展與進步,飢餓率正在上升,而新農業技術的開發和部署可能會扭轉局勢。

科技正以前所未有的速度和規模發展,引發多個領域的變革,塑造了新的商業模式,甚至重塑了全新社會結構。我們一起,從科技創新中洞察社會轉型和升級的機遇。

狂呼科技研究所聚焦科技創新對當今世界的影響,以獨特、前瞻的科技視角,洞察科技時代下涌現的“創新革命”。

狂呼,以最具突破性的技朮塑造我們的未來,為大眾捕捉科技商業先機,探索當今人類社會面臨的重大挑戰。

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目前,考慮到問題的嚴重性,這個沒有飢餓的未來似乎只是一個白日夢。截至現在,全世界有近8億人處於飢餓之中,而三分之一的人甚至不知道他們的下一頓飯從哪來。不過,一個沒有飢餓的世界是可能的,而新農業技術的開發和部署可能是實現這一目標的關鍵之一。

為了找出原因,讓我們快速瀏覽一下糧食生產的歷史。

由於這些技術和經濟成長的結合,發展中國家的飢餓率從1970年的33%下降到2015年的12%。 ,但全球的飢餓率仍在上升。

據聯合國稱,氣候變遷是糧食安全下降的一個主要原因。氣溫升高、降水模式不規律以及極端天氣事件增多,使農民更難像以前那樣種植更多的糧食。

諷刺的是,許多過去有助於減少飢餓的技術現在加劇了這個問題。例如,化肥將溫室氣體釋放到大氣中,化石燃料驅動的農業設備也是如此。

可能需要以新的永續技術為特色的第四次農業革命來扭轉這一趨勢並迎來一個沒有飢餓的世界。以下是可能引領這場革命的三項技巧。

新養殖技術
雖然基因工程食品並不是全新的,但像CRISPR這樣的新育種技術/NBT使科學家能夠更容易地操縱農作物的基因組,從而使它們對氣候變遷具有更強的適應能力。

例如,特拉維夫大學的研究人員已經使用CRISPR創造了需要更少澆水的西紅柿,而加州大學戴維斯分校的科學家則使用該技術開發了一種水稻品種,可以抵抗一種真菌疾病,這種真菌疾病預計會在暖化的世界中茁壯成長。

最近,加州大學柏克萊分校的團隊證明,可以使用CRISPR破解水稻中參與光合作用的基因,這表明該技術可以讓我們增強植物將陽光轉化為生長所需能量的能力。

在大多數情況下,NBT以自然發生的方式改變植物,例如透過基因突變或傳統育種。這使得基因改造植物與基因改造作物區分開來,基因改造作物含有多個物種的基因,並受到更嚴格的監管。

雖然我們還沒有看到太多使用NBT開發的作物到達消費者手中,但投資農業科技新創公司的控股公司Production Board的創始人兼執行長David Friedberg認為很多人現在都了解NBT的工作原理。Friedberg說 “他們了解它的好處。他們明白該系統不會引入新的蛋白質或外來DNA或我認為阻礙基因改造生物和基因改造系統的任何其他方面。”

作為農業科技新創公司Ohalo的首席執行官,Friedberg現在正在帶頭將一種名為“Boosted Breeding”的NBT技術從實驗室推向農場。雖然大多數植物細胞含有兩組染色體,但它們的性細胞(花粉和卵子)僅含有一組。當植物繁殖時,它們的後代就會從父母那裡繼承一組染色體。

植物兩組染色體中的哪些基因將包含在其每個性細胞中是隨機的。結果,後代都有點不同。 (同樣的過程也發生在人類身上,這解釋了為什麼非雙胞胎兄弟姐妹不相同。加強育種使植物的性細胞包含兩組染色體。因此,後代繼承了父母的全部DNA,而不僅僅是一半。“最終你會獲得更大的遺傳多樣性,因為你的後代擁有更多的基因,當你擁有更多的基因時,生物體就會變得更健康、壽命更長、生長得更快。”Friedberg對外表示。

由於Boosted植物的後代總是相同的,因此這項技術可以讓植物更容易培育出理想的性狀,包括那些可以幫助它們在不斷變化的氣候中茁壯成長的性狀。它還可以讓我們為目前透過無性繁殖種植的作物創造統一的種子,在這個過程中,我們誘導新植物從現有植物的碎片中生長出來,而不是透過傳統的繁殖。

馬鈴薯作為世界上消耗量最大的作物之一,就是透過這種方式種植的。

農民會保留一些秋季收穫的土豆,以便將它們切碎並在春季種植。因為他們本質上是克隆現有的馬鈴薯,所以他們能夠避免使用馬鈴薯種子及其隨機基因組合所帶來的變異性。

Friedberg解釋說,“如果我們能把種子種在地裡,我們就可以拆除所有用來將成噸馬鈴薯運進儲存設施的倉庫、拖拉機、卡車和傳送帶。”他補充說,“運輸和儲存馬鈴薯的整個過程傳播浪費了大量的能源、大量的土地和大量的資源。”

目前,Ohalo已經對包括馬鈴薯在內的多種作物進行了強化育種試驗,發現它可以將產量提高50至100%。該公司目前正在準備商業試驗,並尋找合作夥伴將其Boosted作物推向世界。

“這對我們如何在農業中進行植物育種以及人類如何使用更少的水、更少的土地、更少的單位產出肥料在每英畝土地上獲得更多的食物來說是一個真正深刻的變化。”Friedberg說。 “它更具可持續性,而且肯定會幫助農民降低食品成本,所有這些好處都伴隨著生產力的提高。”

因為植物有可能自然進化到在細胞中含有超過標準的兩組染色體(栽培草莓有八組),Ohalo應該比試圖推出一種不能的食品更容易獲得監管部門的批准。

總體而言,由於監管機構對CRISPR和其他NBT工作原理的了解不斷加深,開發人員已經比過去更容易獲得使用NBT製造食品的批准,並且該流程很快可能會進一步簡化 。

精準農業
雖然新的育種技術可以使農作物更加適應氣候變化,但一種被稱為“精準農業”的趨勢正在改善農業本身,它使用從無人機、機器人到人工智慧和全球定位系統等各種技術。

精準農業背後的核心理念是,農民可以利用數據就如何使用水、農藥和其他投入品做出更明智的決策。即使面對氣候變化,這也可以提高農場的效率和作物產量。

全球領先的農業無人機製造商大疆創新/DJI最近推出了Agras T50和Agras T25無人機,它們可以自動飛越農田並將農作物狀況的即時更新發送到應用程式。農民還可以觸發無人機向農作物噴水或化學物質,他們甚至可以選擇希望無人機噴灑的水滴大小。

“借助我們行之有效的作物保護解決方案,家庭農民和規模化種植者可以提高產量、減少化學品使用並降低成本,同時最大限度地減少對環境的影響。”大疆農業全球銷售主管對外表示。

John Deere/約翰迪爾可以說是農業領域最知名的品牌,一直處於精準農業的前沿。它於1994年開始探索這個概念,如今,它擁有整個Precision Ag部門,專注於幫助農民提高效率的技術。

2021年,它推出了首款自動駕駛拖拉機,目前正在進行beta測試。它使用GPS、感測器和人工智慧軟體穿越田地,將間隔完美的種子種植在完全筆直的行中,以最大限度地提高產量,而農民則遠端監控一切。

2024年1月,約翰迪爾宣布與SpaceX合作,將其高科技設備連接到該航空公司的Starlink 衛星互聯網網絡,使互聯網連接不可靠的農村地區的農民能夠使用所有工具。

約翰迪爾高級副總裁兼首席技術官賈米·欣德曼/Jahm​​y Hindman對外表示,“衛星通訊解決方案解鎖了約翰迪爾的技術堆棧,因此每個農民都可以充分利用他們當前的精準農業技術以及未來部署的新創新解決方案。”

Pattern Ag是生產委員會旗下的一家新創公司,透過識別土壤中的所有小微生物來幫助農民提高效率。然後,它使用人工智能來預測這些生物體在下一個生長季節造成特定問題的可能性,據說準確率高達90%。

同時,總部位於西雅圖的Carbon Robotics也正在開發一款農業機器人,它使用GPS自動導航農田,同時人工智能攝影機系統可以識別下面土壤中的雜草。然後,機器人底部的雷射將它們消滅,可能會減少甚至消除對化學除草劑的需求。

使用Carbon雷射除草機的農民曾公開表示, “我看到了未來的農場,我們擁有大量數據,可以從規定的角度告訴我們什麼是最好的。我們將根據作物的情況進行專門耕種我們。我們可以用更少的錢養活世界,這就是我未來五年及更長時間內的價值。

目前,這些和其他精準農業技術主要應用於世界已開發地區的大型農場。截至2023年6月,27%的美國農場和牧場已經在利用精準農業技術。但僅在這些環境中最大限度地提高效率並不足以確保每個地方的每個人都有足夠的食物。

就像綠色革命期間一樣,我們需要讓世界各地的農民都能獲得這些技術,這就是為什麼聯合國制定了策略來幫助計畫管理者和政策制定者克服發展中國家小農採用這些技術的現有障礙。其中包括投資數位掃盲計劃、增加行動互聯網接入以及鼓勵組建農業合作社。

對此,聯合國寫道,“合作社的農民受益於更大的議價能力、更容易獲得貸款以及更好地獲得資訊和培訓。成為合作社的一部分還可以讓農民分享資本和技術,從而實現經濟實惠的先進應用,例如精準噴灑和使用農業機器人。”

生物製品
雖然精準農業可以幫助農民更謹慎地使用化學肥料、殺蟲劑和其他化學品,但另一個日益增長的趨勢,關於生物製品的使用,可以完全減少對它們的需求,有助於在不影響產量的情況下使農業更加永續。

生物製品是含有天然成分的農產品,例如植物萃取物、活微生物,甚至昆蟲費洛蒙。有些旨在保護農作物免受害蟲和其他威脅,而有些則旨在促進植物生長。

用於利用大氣中的氮製造合成肥料的哈伯-博世工藝徹底改變了20世紀的農業,但它也是氣候變遷的一個因素。據研究人員估計,它造成了約1%的人類二氧化碳排放量。

從空氣中吸收氮的生物製劑可以減少對這些肥料的需求。例如,Corteva Agriscience的Utrisha N使用進入植物葉子的微生物,然後將空氣中的氮吸收到植物組織中。

“隨著氣候變遷、乾旱和其他非生物壓力對作物生產提出越來越大的挑戰,生物刺激素技術可以透過增加營養、減輕壓力和幫助植物在壓力事件後更快恢復來提供所需的支持。”美國生物製品組合行銷負責人對外表示。

有些生物製劑有助於植物生長,而有些則可以保護植物。例如,歐洲農業科技公司Biotalys的EVOCA含有可導致多種植物病原體死亡的蛋白質片段。

Biotalys目前正在努力讓EVOCA獲得監管機構的批准,並於2024年5月啟動了其第二種生物產品BioFun-6的現場試驗,該產品針對的是一種名為“botrytis”的真菌。傳統的肥料、殺蟲劑和除草劑會將有毒化學物質排放到供水系統,而這些生物製品中的活性成分不會污染我們的環境。

不過,生物製品確實有其限制。它們比合成替代品更昂貴,通常需要更多的應用,這增加了勞動成本。雖然它們可以減少對合成化學品的需求,但不能完全消除它。

儘管如此,減少農業生產仍然是朝著正確方向邁出的一步,因為我們致力於減輕農業對環境的負擔,同時確保我們仍然能夠生產足夠的糧食來養活不斷增長的人口。這些並不是推動我們走向更永續、更有效率的農業產業的唯一趨勢,而面對氣候變遷,我們需要這種農業來養活不斷增長的人口。

有一天,垂直農場可以讓我們在更多地方種植糧食,而電動農業設備可以減少溫室氣體排放。儘管我們仍需要研究經濟問題,但實驗室培育的肉類也有可能減少碳排放。不過,在足夠的地方生產足夠的食物只是消除世界飢餓的障礙之一。為了實現這個夢想,我們還需要減少衝突,這才是當今世界飢餓的主要驅動因素。

聯合國秘書長安東尼奧·古特雷斯指出,戰爭帶來了極大的破壞,特別是在飢餓問題上,其影響尤其嚴重。戰爭造成人們流離失所,農業基礎設施遭到破壞,以及故意的政策否認,這些都直接導致飢餓的擴散。

儘管戰爭問題複雜,但通過提升農業生產力和推進永續發展,我們有能力改變現狀,創造一個更加健康和諧的世界。這不僅僅是依賴單一新技術,而是需要全球努力,以確保每個人都能夠獲得足夠的糧食和營養,從而實現全球糧食安全和可持續發展目標的共同願景。

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