《基于在生产实践中融入创新的数字农业所面临的挑战》

  • 来源专题:耕地与绿色发展
  • 编译者: 张毅
  • 发布时间:2024-10-11
  • 2024年6月,委内瑞拉科研人员发文探讨了数字农业在引入创新生产实践中的挑战。研究表明,数字农业利用了多种技术,如传感器、无人机、移动应用、机器人、卫星图像处理、物联网、大数据分析、机器学习等。文章指出,数字农业面临的挑战包括确保人类健康生活、推动可持续发展、建立坚实的国内外政策框架、制定法律法规、促进科研发展、建立融资和激励机制以获取创新技术,以及提升相关人员的科技素养。相关成果以Digital agriculture: Innovation in production practices发表在《Revista Cicag》上。
  • 原文来源:https://webofscience.clarivate.cn/wos/alldb/full-record/WOS:001250283400002
相关报告
  • 《洞见 | 我国电子信息工程科技面临的13个挑战》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2022-02-23
    • 2月15日,中国工程院信息与电子工程学部、中国信息与电子工程科技发展战略研究中心在北京发布“电子信息工程科技发展十三大挑战(2022)”(以下简称“挑战”)。“挑战”分析了我国电子信息工程科技13个领域所面临的技术挑战,具体如下: 1.信息领域 以数字化、网络化、智能化为特征的信息化浪潮方兴未艾,信息技术一日千里、欣欣向荣,全面融入人类社会生产生活,与各行业不断交叉融合,正深刻改变着世界的经济格局、文化格局、安全格局和竞争格局。在双循环战略下,如何快速有效组织国内外优势科技力量,构建新型体制机制,攻克系列关键核心技术,补短板,加长板,建立与新时代大国竞争力和经济社会可持续发展相适应的信息体系,确保国家在信息领域自主可控、安全可靠是该领域当前面临的重要挑战。 2.微电子光电子 全球范围内,3nm制程有望今年推出,2nm制程也已列入研发计划。先进芯片工艺日益趋近物理极限,涉及设计到制造产业链关键环节,如设备、材料、EDA/IP核等基本被国际大企业垄断。中国国内企业创新能力提升面临重大挑战。新器件、新结构、新材料、新工艺、新封装等技术协同创新推进产业化,是应对微电子领域挑战的重要技术途径。实现超高速、高性能、低功耗、多功能、高密度光电子器件是信息光电子领域面临的重要挑战,发展光子集成、光电集成和光电融合等技术是应对信息光电子领域挑战的重要技术途径。 3.光学工程 光学工程是融合光学、精密机械、电子学、材料、计算机等技术解决多种工程应用问题的交叉学科,重点研究光信息的获取、传输、处理、存储、显示以及激光技术应用,正向着紫外、可见光、红外等多频段,强度、光谱、偏振、相位等多维度,探测、成像、测距、通信等多功能,微纳、超快、超分辨、X射线及太赫兹光学等多种新技术方向发展。如何实现光学工程高质量的信息化、网络化、自动化、芯片化、数字化、智能化,提高复杂环境下的动态感知和处理能力是该领域当前面临的重要挑战。 4.测量计量与仪器 新一代国家测量体系建设已经启动,国家仪器产业体系建设已开始布局,重要场景下的关键核心测量技术亟待突破,整体测量能力亟待提升,特别是支撑超精密光刻机、高端航空发动机和高端工业母机等为代表的高精尖装备研发制造中的超精密测量与仪器技术亟待率先突破,制造质量调控能力亟待提升;支撑数字化制造、数字化医疗、智慧城市建设等领域发展的数字化测量、网络化测量、精密仪器和传感器等共性核心技术突破是该领域当前面临的重要挑战。 5.网络与通信 随着5G移动信息网络的加速构建,5G网络与各行业应用的垂直整合面临较大挑战。6G研发加速布局。互联网作为支撑未来十年全球信息传输基础设施的主导体系架构,面临万物互联、万事互联时代toB、toM、toX、高速核心器件等多样化需求带来的前所未有挑战。在网络流量的爆发式增长、陆海空天全覆盖和“双碳”背景下,网络需满足巨容量、大连接、广覆盖、高可靠、绿色节能、低成本等需求,弹性智能网络架构、服务质量、用户体验、网络安全性和可靠性等是该领域当前面临的重要挑战。 6.网络安全 新形势下的网络安全在于风险消减与赋能增值双轮驱动。在网络系统的缺陷管控与纵深防御中,如何应对海量存量威胁治理及其有效防护不足、网络安全边界的削弱,如何构建威胁画像、威胁情报运营机制及安全知识体系;在运行任务的威胁管控与时机防御中,如何应对动态环境下“未知的未知”攻击,如何构建威胁感知的时机防御形态,如何打造计算和防护融合新模式、形成运行和防御并行双结构;如何实施风险管理与量化评估手段以支撑网络安全保险;如何破解数据安全和隐私保护与数据流动和开发利用相悖等难题,都是该领域面临的主要挑战。 7.水声工程 以实时化信息获取传输与大数据处理为手段,掌握与复杂多变海洋环境规律耦合的水下目标声学信息,实现海洋水下信息自主掌控是该领域当前面临的重要挑战。 8.电磁场与电磁环境效应 随着5G、物联网、无人系统、人工智能等技术领域的快速发展、重大基础设施和先进智能化装备或系统的建设与应用,电磁环境适应性和电磁安全性成为各类智能装备系统可靠安全运行的重要制约因素。促进电磁场与电磁环境效应学科建设,开展电磁场基础问题研究,加强电磁环境主动感知、智能电磁防护、电磁防护仿生、高性能电磁综合仿真计算等自主原创性技术攻关,提升智能化装备电磁防护能力是该领域当前面临的重要挑战。 9.控制 物理信息因果关系不清的复杂工业动态系统建模、控制与优化机理不清情况下的数学建模、开放环境下输入/输出相关信息处于开放环境且变化不确定、感知信息难以获取、控制与决策目标多尺度多冲突等控制理论与技术问题,为此需开展工业动态系统人工智能研究,并将工业互联网、工业自动化与信息化技术与制造业深度融合,研发出基于新一代信息技术的智能化管控系统和智能化工业软件,是该领域当前面临的重要挑战。 10.认知 脑认知与人工智能加速融合,多尺度动态脑观测、针对记忆、情绪、视觉等认知功能的机理揭示,和易泛化、鲁棒性、低功耗的脑启发人工智能理论与模型的建立是当前技术难点;在边缘计算设备、可穿戴设备、高速设备等高速低功耗场景应用需求迫切,打破冯诺依曼计算架构,研制感存算一体、大带宽的新型智能计算器件与系统,是突破当前算力与能效核心瓶颈的重要挑战。 11.计算机系统与软件 当前存在智能计算理论基础不坚实、人网物协同计算范式不成熟、内生安全计算机理不清晰等新型应用带来的对计算理论、机理和方法的挑战,后摩尔时代单位体积和能耗下算力提升困难、单一计算架构难以有效应对计算环境对全场景及不确定性的支撑的挑战,以及新型泛在计算基础软件理论与技术的挑战。为此需开展多元计算架构形态研究,深耕量子、类脑、光子等前沿技术,将计算、存储、网络深度融合,在微体系结构、微纳结构、新材料新工艺新器件等方面持续创新,研发软件定义、软硬协同、场景驱动、应用感知、智能赋能的基础软件,这些都是该领域当前面临的重要挑战。 12.计算机应用 新时代、新态势、新征程背景下,计算机应用正在迈向新的阶段、催生新的理念、推向新的格局。随着万物互联与智能技术融合程度的不断加深,满足工业、农业、能源、金融、商务、交通、政务、教育、医疗、健康、养老等复杂场景应用需求成为计算机应用技术发展的内在驱动力。通过对复杂场景异构信息系统之间进行功能调用或者交换共享数据,实现系统间数据、信息、知识的互联互通,实现现实世界与虚拟世界的新型虚实相融,将越来越重要。技术发展如何与经济社会复杂场景应用相融合是该领域当前面临的重要挑战。 13.应对重大突发事件 如何建立国家、省、市三级重大突发事件(比如新冠肺炎爆发、特大暴雨灾害等)信息化决策体系,集思广益,突破局限性,延伸到经济社会发展各领域;如何整合相关部门的数据资源和科技力量,包括医疗卫生、公安、交通、建设、环保、教育、能源、民政、国企数据等,建立重大突发事件大数据综合平台,形成预警能力和快速反应能力,把灾害损失降到最小,是应对重大突发事件、提升国家综合治理能力的重要挑战。
  • 《迫在眉睫!企业应对"碳中和"面临的机遇和挑战》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-03-02
    • “碳中和”、“碳达峰”(简称"双碳")是近几年全球的热门话题。 当前,全球主要经济体已经纷纷确定了"双碳"目标的达成时间。中国的目标是,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。企业实现“碳中和”,既是其所面临的时代挑战,又是提高竞争力实现自身可持续发展的历史机遇。 本期《对谈》,我们请到了DEKRA德凯中国认证与业务保障总经理韦斌生先生,一起探讨中国企业在通过"碳中和"实现可持续发展中,所面临的机遇和挑战。 【本期嘉宾】 韦斌生 DEKRA德凯 中国认证与业务保障总经理   1 中国企业应对"碳中和"已经迫在眉睫 全球君:"碳中和"是这几年一个比较热的话题。我们从美通社近两年发布的稿件来看,"碳中和"相关内容,包括ESG、可持续发展、新能源等的比重越来越高,特别是很多国外企业非常重视发布这类信息。应对"碳中和"对于中国企业来讲,既有必要性,也有紧迫感。那么,哪些是企业必须、马上要做,刻不容缓的事情? 韦斌生:近年来,DEKRA德凯在为企业实现“双碳”服务方面已经做了不少的工作。我们知道,欧洲市场的一些行业,对于“双碳”方面要求比较早。一些欧洲买家在采购中国商品时,就要求产品具有碳足迹的证书,甚至"碳中和"的证书。DEKRA德凯最早在2020年,就已经遇到有客户要求进入德国市场的产品是零碳产品,也就是碳中和产品。例如,欧洲的电力行业在中国采购电力设备时,要求企业提供碳足迹的报告,而且企业必须承诺今后五年、十年之内,碳排放、碳足迹要逐年减少。这些已经变成了企业能否参与招标的一个先决条件,如果没有碳足迹报告和碳减排计划,就没有资格去参加招投标。所以,很多企业对于"碳中和"的需求是非常迫切的。 从宏观层面讲,自1997年12月制定的《京都议定书》,到2015年达成的《巴黎气候协定》,全球对于气候变化的行动已经达成普遍共识。中国也已经承诺,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,争取在2060年前实现“碳中和”。这就是现在熟知的“3060”双碳目标。“3060”目标是非常具有挑战性的。这背后体现的是中国整个社会的能源结构转型。既要推进节约能源,还要推进能效提升。这将促进中国企业实现产业转型,推动能源科技革命、全面推进生产方式创新升级。这既是换道超车的发展机遇,也是新的挑战。 国家层面上,这几年在重点推进石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、航空八大重点行业的碳减排。这八大行业占到中国碳排放的50%以上。今后中国其他的产业要达成“双碳”目标,没有这些产业作为基础,是很难实现的。 企业层面上,各家企业都要尽快布局,要有紧迫感。近几年,从政府到企业和全社会都在推进数字化转型、绿色转型与高质量发展,其中“双碳”战略,特别是"碳中和"目标,应该成为所有企业转型升级与高质量发展的战略的核心。从绿色产品设计、供应链的绿色转型、能源结构的调整、生产方式的创新改造,都必须要围绕"碳中和"的战略目标来开展。 特别要指出的是,对于某些行业和企业,"碳中和"已经不再是2060的目标,未来已来,而且已经是迫在眉睫。 例如,对于面向欧洲市场的出口企业,欧盟理事会已经于2022年3月15日通过了欧盟碳边境调节机制(CBAM)。就在几周前的2023年2月9日,欧洲议会环境、公共卫生和食品安全委员会(ENVI)正式通过了欧洲碳边境调节机制(CBAM)协议,预计在今年4月份将在欧洲议会全体会议上通过,在2023年10月1日正式生效。CBAM涵盖的范围从钢铁、水泥、铝、化肥和电力行业,又扩展到氢气、特定条件下的间接排放。其中2023-2025年为过渡期。到2025年过渡期结束,这些产品到欧洲就会面临交费问题,企业必须要想办法达到"碳中和"。 DEKRA德凯与汽车行业的接触比较多,目前除了出口企业以外,整个汽车产业链在碳减排的推进上面是力度最大的。虽然欧美计划到2050年实现"碳中和",但是汽车行业的很多巨头,比如:梅赛德斯-奔驰、沃尔沃汽车、通用汽车、福特汽车等公司,都承诺到2039、2040年实现全生命周期的"碳中和"。对于整个汽车供应链上的企业来讲,不管是在国内还是国外,出口到德国、欧洲的汽车零部件在2020年已经开始要求提供"碳中和"证书。因此,对于中国的出口企业,特别是出口欧洲的企业,"碳中和"已经成为必须。 从2020年开始,DEKRA德凯已经为出口欧洲的企业,如电力行业设备供应商、汽车产业链供应商,提供了"碳中和"核查与认证的服务。提供产品碳足迹报告,甚至要求提供"碳中和"证书,已经成为一些进口商的市场门槛。对于这些出口型企业,"碳中和"已经成为当务之急,不推进碳减排与"碳中和",将失去竞标的机会。 2 实现碳中和的两类路径 全球君:企业在实现"碳中和"的目标中,通常应该采取哪些方式和使用哪些技术手段呢? 韦斌生:需要特别说明一下,"碳中和"并不代表不排放,只要有人类活动存在,就一定会有碳排放。"碳中和"是一种要求,要求企业提供的产品是对整个地球环境没有负担的零碳产品。所以从实现"碳中和"的路径来讲,最终可以归纳为两类。 第一类路径,是积极的碳减排,就是通过各种积极的措施,在产品全生命周期,降低产品生产过程、物流运输环节、产品使用环节、以及最终处置环节全生命周期过程中的碳排放。 第二类路径,是通过抵消的方式,通过购买绿电或碳汇,抵消在上述全生命周期过程中产生的碳排放。因为,即使企业降得再低也还是会有碳排放。 虽然碳抵消是一种消极的措施,但也是必不可少的措施。全生命周期过程的碳减排,是一个系统工程,需要一个长期的投资和投入。从短期来讲,碳抵消的成本比较高,但是可以帮助企业比较快的实现"碳中和"。目前有一些企业采取激进的方式,完全依赖碳抵消的方式,快速实现"碳中和",也是在市场竞争之下的一种战略选择。因为欧洲企业要求必须要提供碳足迹报告和"碳中和"证书才能参加招投标,这时快捷的办法就是走抵消的模式。我们也看到一些国际集团,宣告已经全球实现全面的“碳中和”,其投入的成本是非常巨大的。 从长远来讲,DEKRA德凯作为第三方机构,正在推进企业通过积极和健康的节能减排措施来尽最大的努力去降低碳排放。这是一个系统工程,涉及一系列的管理措施和技术手段,主要包括以下几个方面: 从短期来讲,基于企业现有的产品结构、技术架构、工艺设备能力、能源结构,先从能源管理、节约能源、提高生产效率、减少各种浪费的管理措施着手,建立能源管理体系、碳排放管理体系,降低企业生产过程中的碳排放。 从中期来讲,更多着眼于生产方式的创新与改造,引进节能高效的生产方式与加工设备,淘汰高耗能设备,同时大力推进能源结构的调整,加大可再生能源的生产与使用,如工厂内安装太阳能、风能,利用储能技术,以及大量使用绿电的方式以降低生产过程的碳排放。在物流运输环节,更多采用低能耗、高能效、绿色新能源交通工具等先进物流运输方式,降低物流运输过程的碳排放。这一层面,其实也是当前企业数字化转型、绿色转型、高质量发展战略的重要组成部分。 从长期来讲,通过绿色产品设计,以及推进绿色供应链,采用绿色材料、尤其是循环可再生材料的使用(如再生钢、再生铝、再生塑料等),同时降低产品使用中的能源消耗,全面降低产品使用过程中的碳排放。从长远来讲,企业的绿色转型与高质量发展,最终还是体现在绿色产品、绿色供应链方面的核心竞争能力。 当然,无论是绿色电力、碳汇抵消,都需要全社会碳交易市场的完善。 3 减排先行企业有机会换道超车 全球君:企业在实现"碳中和"的路上,会面临哪些机遇,发现哪些新的增长机会? 韦斌生:虽然对于企业来讲,应对"碳中和"是一个巨大的挑战。但同时也是企业面临的机遇。 首先是市场机遇,对于一批在碳减排方面的先行企业,面对国际市场、特别是欧美市场的碳边境调节机制,就是一种市场优势。在实现"碳中和"过程中,企业生产方式的改变、能源结构的调整、最终产品绿色设计和绿色供应链的推进,是企业实现数字化转型、绿色转型和高质量发展的战略推动。先行的企业将在这一轮竞争中,建立先发优势,甚至实现换道超车。所以,越早做碳减排、碳足迹、"碳中和"核查这方面的工作,就越早能抢占市场。 第二,从企业发展层面上来讲,实现碳中和的过程,也是企业转型的过程。生产方式的改变、能源结构的调整、绿色供应链都是在倒逼企业去创新升级,这是企业实现数字化转型、绿色转型、高质量发展的一个战略推动。谁在这方面走得越快,谁未来在这方面的优势就会越多。另外,碳的市场容量非常大,在全社会全产业链推进碳减排、"碳中和"的过程中也将催生一批全新的产业,新能源、新材料、新装备,甚至新的现代制造服务产业,这些都可能成为"碳中和"先行企业的新的增长机会。 4 企业实现"碳中和" 需要系统设计、循序渐进 全球君:落实"双碳"目标,企业在对原有的经营环节做出很多的改变的同时,会面临哪些问题和困难? 韦斌生:尽管对于如何实现“双碳”,已经能看到很多专家的论述,但具体做起来,远远要复杂得多。落实"双碳"目标,对于每一个企业来讲,是一场革命,也是一个艰难的转型过程。因为企业多年来形成的现有架构、生产工艺、生产设备、能源结构、生产方式,本身就是自己竞争优势的一部分,突然要转型,这对于企业来说是非常困难的。同时,又涉及到产品设计、原材料、供应链的转型,这确实是一个系统工程,面临的困难远远大于我们的想象。我觉得可以从几个层面来讲: 第一个层面面临的问题是公司管理层的思想转变,以及战略决策和管理方式的改变。在双碳推进过程中,目前我们接触到最大的问题是,企业在双碳推进方面的知识准备、人才准备是非常欠缺的。虽然政府在推,但很少有企业具备这方面的知识和人才,所以我们第三方机构在努力帮助企业去赋能和建立这方面的准备。 第二个是从技术层面来讲,双碳目标和新规划对于现有运营模式、运营架构、基础设施、生产工艺、生产设备、用能结构、生产模式是彻底的转变。一方面,长期累积的投资在短时间内要改变,需要有一个系统化的设计和循序渐进逐步改造的过程。在技术转型和突破上有很多困难和瓶颈。双碳转型刚刚开始,很多配套的技术装备、生产工艺技术、低能耗设备在目前都没有形成完善的市场,目前对于企业来讲是比较难的,很多企业靠自己的力量来做这件事情。另外一方面是投融资方面的挑战,因为这么大的投资会令企业面临资金问题。所以双碳目标、双碳转型这个问题,在企业层面还是要采取系统策划,从易到难有序推进的模式来推进,否则对于企业来说是会非常困难的。 第三个层面,双碳转型一方面要靠企业的决策,另一方面也要靠全社会相关产业和技术发展的推动。从长远来讲,"碳中和"战略是实现产品绿色转型的一个正确的方向。但这里面碰到的很多困难,很多问题需要整个社会系统工程来解决。 5 决策风险和技术风险都要防范 全球君:落实"双碳"目标,企业需要防范哪些风险? 韦斌生:企业实现"碳中和"是一个系统工程,需要系统设计、循序渐进、逐步推进,防范相关风险。 首先是决策风险,"碳中和"目标推进,首先要防止激进与冒进的思维,不要片面追求短期快速的"碳中和",特别是要防止用全面、全系统的激进与冒进的方式推进"碳中和"。对于一些特定客户、一些特定市场的"碳中和"的要求,可以采取由点到面、从局部先启动,再到全面的推进方式。 其次是技术风险,从短期来讲,无论是全社会碳交易市场的发展、还是碳减排相关技术、设备等方面的发展,都还不具备全面推进"碳中和"的条件,需要有一个全社会的系统环境来支持。目前相关技术配套措施不是非常完善,可能五年、十年以后会有更多的选择,甚至有更好、更经济的投入产出的模式。短期来讲,企业碰到的困难还是非常大的,但我相信未来会越来越好。 6 推进"碳中和"不应仅着眼于短期效益 全球君:《全球企业动态》有位从事物流行业的读者说,为了实现双碳,他们所在的公司要把上百辆传统燃油货车改成电动货车,这是一笔很大的支出。那么,对企业来讲,如何衡量"碳中和"的投入和产出,怎样考核"碳中和"的经济效益? 韦斌生:正如我前面提到,在推进"碳中和"的过程中要防止激进、冒进的方式。这是一个系统工程,我们一定要有系统设计,需要有序推进。采用快速全面的方式推进碳中和,可能会给企业带来很大的碳中和的成本,所有企业都需要谨慎衡量和决策。 目前虽然面向欧洲市场的企业已经面临"碳中和"的要求,但并非所有企业和所有市场都提出了这样的要求。企业的系统设计应该由点到面、由局部到全面,不可能一下子去投入。可以循序渐进,先满足个别的客户的"碳中和"要求。全部实现"碳中和"这个系统工程的投资量是非常大的,短期内生产系统的改造、能源结构的改造、碳抵消的投入成本都非常惊人。 所以短期来讲,必然是投入大于产出的。但长期来讲,生产系统的改造、生产效益的提升、能源结构的调整一定会大大降低企业的运营成本和提高企业的竞争力。所以最终着眼点是企业如何平衡短期投入和长期投入的效益的问题。 另外,DEKRA德凯帮助企业制定"碳中和"注意到:整个社会面在相关设备和能源的技术力量上还没有到位,新兴企业意识到存在着技术风险。因此,要把握一个度,根据整个市场的情况、战略的情况有序来推进。 企业碳中和的成本、投入和产出,更多的要从长期投资的角度来衡量。企业需要根据确定的系统设计、有序推进的系统方案,进行统筹规划,要算长期帐、算系统帐,而不是仅着眼于短期的经济效益。 “碳”指石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多,导致全球气候变暖的“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动,全球变暖也在改变(影响)着人们的生活方式,带来越来越多的问题。 2018年10月,联合国政府间气候变化专门委员会发布报告,呼吁各国采取行动,为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。为实现这一目标,需要在土地、能源、工业、建筑、运输和城市领域展开快速和深远的改革。 碳中和(carbon neutrality):是指企业、团体或个人测算在一定时间内,直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放,实现二氧化碳的“零排放”。 碳达峰:指的是碳排放进入平台期后,进入平稳下降阶段,也就是让二氧化碳排放量“收支相抵。 嘉宾介绍 韦斌生 DEKRA 德凯中国认证与业务保障 总经理 ● 十年大型国企技术及管理工作经历 ● 十年国内第三方认证机构认证管理与新服务开发工作经历 ● 十二年国际第三方认证机构认证管理与新服务开发工作经历 ● 在现代制造业服务、质量管理、环境与健康安全、社会责任、可持续发展方面具备深厚的理论研究、实践应用开发能力,重点研究方向包括,组织与战略优化、汽车行业供应链服务,业务流程优化与质量提升、信息安全与网络安全、EHS环保与健康安全合规与管理提升、绿色供应链与绿色制造,可持续发展、碳减排与碳中和等方面。 ● 多年来,一直致力于流程优化与可持续发展理论研究和管理实践的开发,为知名国内、国际企业及其供应链提供增值赋能服务,为客户创造价值,为现代制造业数字化转型、绿色转型、高质量发展贡献力量。