Ở Israel, Mỹ hay Ấn Độ, các mô hình “cánh đồng số” đã bắt đầu thay đổi hoàn toàn cách người nông dân canh tác: cảm biến ngoài đồng ruộng gửi dữ liệu trực tiếp lên nền tảng số, từ đó trí tuệ nhân tạo (AI) phân tích và đề xuất giống cây, lượng nước tưới tối ưu…
Xu hướng này, vốn được gọi là nông nghiệp chính xác (hay còn được biết đến là nông nghiệp công nghệ số), đang lan dần sang Đông Nam Á. Tại Việt Nam, dù chưa phổ biến, nhiều chuyên gia đánh giá, sự kết hợp giữa Digital Twins và hệ thống đề xuất cây trồng tối ưu sẽ sớm trở thành công nghệ chủ lực, giúp ngành nông nghiệp thoát khỏi cảnh “được mùa mất giá, được giá mất mùa” kéo dài bấy lâu nay.
"Cánh tay phải" của nông dân
Nghe có vẻ như chuyện tương lai xa vời, nhưng thực tế, Digital Twins - hay “bản sao số” của cánh đồng - đang len lỏi vào từng bước phát triển của ngành nông nghiệp toàn cầu. Đây là mô hình ảo có thể mô phỏng chính xác mọi diễn biến ngoài đồng ruộng, từ độ ẩm, nhiệt độ, lượng dinh dưỡng trong đất cho tới tốc độ phát triển của từng loại cây. Thông tin này được cập nhật liên tục nhờ cảm biến, dữ liệu vệ tinh, thậm chí cả thiết bị bay không người lái (UAV).
Mô hình cảm biến độ ẩm đất được trang bị MOF. Ảnh: Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.
Bằng sức mạnh của AI và mô hình mô phỏng vật lý, Digital Twins cho phép người trồng trọt kiểm soát mọi kịch bản trên ruộng đồng: từ dự báo tăng trưởng cây trồng theo từng loại thời tiết, tính toán lượng nước tưới chính xác, tới phân tích nguy cơ sâu bệnh và tối ưu hóa cả lịch canh tác lẫn thời điểm thu hoạch.
Theo một báo cáo của Texas A&M AgriLife Research công bố năm 2025, mô hình Digital Twins đã giúp nhiều trang trại tại Mỹ tăng năng suất tới 20% và giảm 25% chi phí đầu vào như nước, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật. “Công nghệ này không còn là thứ xa lạ của phòng thí nghiệm, mà đang tạo ra những thay đổi thật sự trên đồng ruộng,” nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.
Hệ thống đề xuất cây trồng tối ưu
Không chỉ dừng lại ở việc “nhân bản số” cho cánh đồng, AI đang tiếp tục “bắt tay” với Digital Twins để đưa ra những gợi ý tối ưu về cây trồng cho từng mảnh đất. Hệ thống đề xuất cây trồng tối ưu tận dụng dữ liệu khí hậu thời gian thực, tính chất đất (pH, dinh dưỡng), lịch sử canh tác và yêu cầu tài nguyên như nước, ánh sáng…
Tất cả được AI phân tích, xử lý trong vài phút để nông dân biết được: năm nay nên trồng gì, mật độ gieo hạt ra sao, thời gian nào gieo là tốt nhất, thậm chí ước tính trước nguy cơ sâu bệnh và đề xuất biện pháp phòng tránh.
Nền tảng đề xuất giống cây trồng, nhu cầu dinh dưỡng và dự báo năng suất từ hệ thống AI. Ảnh: nhóm nghiên cứu thuộc Khoa Công nghệ Tích hợp, Đại học Brunei Darussalam.
Một nghiên cứu đăng trên arXiv đầu năm 2025 cho thấy, việc tích hợp hệ thống AI với Digital Twins giúp dự báo mùa vụ với độ chính xác lên đến 99,4%, đồng thời cung cấp khuyến nghị cụ thể về giống cây trồng, lượng phân bón và nước tưới phù hợp cho từng loại đất.
Câu chuyện về Digital Twins và AI không còn là viễn cảnh
Digital Twins và AI đang thay đổi cuộc chơi tại nhiều quốc gia. NASA hiện đã đưa mô hình Digital Twin vào thực tiễn, kết hợp dữ liệu vệ tinh với mô hình thủy văn để dự báo năng suất và phân tích tác động của biến đổi khí hậu lên sinh trưởng cây trồng. Điều này không chỉ giúp đưa ra khuyến nghị về lượng nước tưới tối ưu, mà còn dự báo chính xác thời điểm gieo trồng thích hợp.
Tại Ấn Độ, dự án “AgroXAI” ứng dụng AI nhằm xây dựng niềm tin cho nông dân địa phương. Thay vì chỉ ra mệnh lệnh, hệ thống này giải thích rõ vì sao nên chọn giống này, trồng mật độ này, giúp nông dân chủ động hơn trong quyết định sản xuất.
Còn ở Úc và các nước EU, chính phủ tích cực tài trợ các sáng kiến gắn cảm biến đất với hệ thống ra quyết định, nhất là giữa những mùa hạn hán khốc liệt. Báo cáo tháng 6/2025 của Bộ Nông nghiệp Úc ghi nhận, nhiều trang trại thử nghiệm đã tiết kiệm trên 30% lượng nước tưới nhờ áp dụng đồng bộ Digital Twins và AI.
Cảm biến đất được lắp đặt trên cánh đồng giúp nông dân Úc và EU tiết kiệm nước tưới nhờ áp dụng Digital Twins và AI, nhất là trong các mùa hạn hán kéo dài. Ảnh minh họa.
Với khả năng dự báo sản lượng sớm hơn 6-8 tuần, nông dân có thể lập kế hoạch bán hàng, vay vốn hoặc thậm chí đàm phán hợp đồng tương lai với doanh nghiệp chế biến. Các công ty nông sản, chế biến và phân phối cũng dễ dàng lên kế hoạch thu mua nguyên liệu, quản lý tồn kho mà không còn “đánh cược” với thời tiết.
Ở tầm vĩ mô hơn, dữ liệu từ mô hình Digital Twins và AI đang được các chính phủ dùng làm căn cứ xây dựng chính sách bảo hiểm mùa vụ, hỗ trợ tín dụng nông nghiệp, hay trợ giá theo vùng. Theo nhận định của các chuyên gia tại CGIAR - mạng lưới nghiên cứu nông nghiệp toàn cầu - đây là “chìa khóa” giúp các quốc gia vừa đảm bảo an ninh lương thực, vừa phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu.
Nhìn về phía trước, các chuyên gia tin rằng việc sử dụng bản sao số và AI sẽ sớm trở thành tiêu chuẩn cơ bản, không chỉ dành cho các “nông trại tỷ đô” mà còn lan tỏa tới từng hợp tác xã, trang trại nhỏ. Với sự vào cuộc của các tổ chức lớn như NASA, USDA, CGIAR và hàng loạt viện nghiên cứu trên toàn cầu, câu chuyện công nghệ hóa đồng ruộng đã không còn là “giấc mơ viễn tưởng”.
