今年初美國科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院聯(lián)合發(fā)布了題為Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by 2030的研究報告，描述了美國科學(xué)家眼中農(nóng)業(yè)領(lǐng)域亟待突破的五大研究方向。
 

，整體思維和系統(tǒng)認(rèn)知分析技術(shù)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技突破的首要前提。

農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是復(fù)雜巨系統(tǒng)，已經(jīng)很難再依靠“點”上的技術(shù)突破實現(xiàn)整體提升。報告建議將跨學(xué)科研究和系統(tǒng)方法作為解決重大關(guān)鍵問題的項。系統(tǒng)認(rèn)知就是要從系統(tǒng)的要素構(gòu)成、互作機理和耦合作用來探索問題解決的途徑。“山水林田湖草是一個生命共同體”，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)突破必須突破單要素思維，從資源利用、運作效率、系統(tǒng)彈性和可持續(xù)性的整體維度進(jìn)行思考。我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率不高、競爭力不強、生態(tài)不可持續(xù)的問題主要是在土地資源的利用方式上。因此，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科技突破需要從土地資源的治理、修復(fù)、提升入手。
 

第二，新一代傳感器技術(shù)將成為推動農(nóng)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)步的底層驅(qū)動技術(shù)。

量值定義，精準(zhǔn)決定未來。美國將高精度、精準(zhǔn)、可現(xiàn)場部署的傳感器以及生物傳感器的開發(fā)、應(yīng)用作為未來技術(shù)突破的關(guān)鍵。當(dāng)前傳感器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，但主要還集中在對單個特征如溫度的測量上，如果要同時了解整個系統(tǒng)運行的機理，連續(xù)監(jiān)測多個特征的聯(lián)動能力才是關(guān)鍵。值得注意的是，新一代傳感器技術(shù)不僅僅包括對物理環(huán)境、生物性狀的監(jiān)測和整合，更包括運用材料科學(xué)及微電子、納米技術(shù)創(chuàng)造的新型納米和生物傳感器，對諸如水分子、病原體、微生物在跨越土壤、動植物、環(huán)境時的循環(huán)運動過程進(jìn)行監(jiān)控。新一代傳感器所具備的快速檢測、連續(xù)監(jiān)測、實時反饋能力，將為系統(tǒng)認(rèn)知提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，賦予人類“防治未病”的能力，即在出現(xiàn)病癥前就能發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。如果能在資源要素的利用環(huán)節(jié)即可精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)和定量識別可能出現(xiàn)的風(fēng)險問題，并能夠?qū)崟r進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將徹底改變我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用方式。因此，新一代傳感器技術(shù)將是我國必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)。