Nhưng cho tới nay hiệu quả đạt được đang giảm. Tốc độ tăng năng suất đang dần chững lại, còn những thách thức ngày càng lớn hơn: Tới năm 2050, thế giới phải sản xuất thêm 70% lượng lương thực, sử dụng năng lượng, phân bón và thuốc trừ sâu ít đi trong khi giảm mức phát thải khí nhà kính GHG và đối phó với khí hậu biến đổi. Vì vậy, những công nghệ cũ phải được tối đa hóa và phải tìm ra những công nghệ mới.

Nông nghiệp 4.0, cuộc cách mạng nông nghiệp sắp diễn ra, phải là một cuộc cách mạng “xanh”, với khoa học và công nghệ giữ vai trò chủ đạo. Nông nghiệp 4.0 sẽ cần phải tính tới khía cạnh cầu lẫn khía cạnh cung/chuỗi giá trị trong phương trình cân bằng thực phẩm khan hiếm, sử dụng công nghệ không chỉ đơn giản vì mục đích đổi mới mà còn nhằm để cải thiện và giải quyết nhu cầu thực sự của người tiêu dùng và tái cơ cấu chuỗi giá trị. Trang trại hiện đại và hoạt động nông nghiệp sẽ vận hành khác biệt, chủ yếu là nhờ những tiến bộ công nghệ, gồm cảm biến, thiết bị, máy móc và công nghệ thông tin. Nông nghiệp trong tương lai sẽ sử dụng các công nghệ tinh vi, ví dụ như robot, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, ảnh trên không và công nghệ GPS. Những tiến bộ này sẽ khiến các doanh nghiệp đạt được nhiều lợi nhuận, hiệu quả hơn, an toàn hơn và thân thiện với môi trường.

Nông nghiệp 4.0 sẽ không còn phải phụ thuộc vào việc cung cấp nước, phân bón và thuốc trừ sâu trên khắp các cánh đồng. Thay vào đó, nông dân sẽ sử dụng những lượng tối thiểu, hoặc thậm chí loại bỏ hoàn toàn những thành phần này khỏi chuỗi cung cấp. Họ có thể canh tác ở những vùng khô cằn và sử dụng những nguồn tài nguyên dồi dào và sạch như năng lượng mặt trời và nước biển để sản xuất lương thực.

Một điểm thuận lợi là những tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ và kỹ thuật số đang dần được ứng dụng trên khắp lĩnh vực nông nghiệp, làm thúc đẩy toàn bộ chuỗi giá trị thực phẩm. Theo Agfunder, số lượng các startup công nghệ nông nghiệp đã tăng hơn 80 % mỗi năm kể từ năm 2012. Các startup công nghệ nông nghiệp đang bùng nổ, với rất nhiều doanh nhân và nhà đầu tư quan tâm tới lĩnh vực này: những tỷ phú hàng đầu thế giới như Bill Gates, Richard Branson, Jack và Suzy Welch, cùng với quỹ VC DFJ (nổi tiếng với các khoản đầu tư vào Tesla và Twitter) và tập đoàn thực phẩm Cargill, đã đầu tư vào Memphis Meats, một công ty tiên phong trong lĩnh vực thịt sạch. Quỹ Tầm nhìn SoftBank, dưới sự lãnh đạo của tỷ phú Nhật Bản Masayoshi Son, đang rót 200 triệu USD vào startup Plenty, một công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực canh tác trong nhà theo chiều thẳng đứng. Ngoài ra, còn có những người khác tham gia vào các vòng tài trợ cho Plenty bao gồm tỷ phú Jeff Bezos của Amazon và tỷ phú công nghệ Eric Schmidt.

Vậy, đáp án mà các công nghệ và giải pháp mới của Nông nghiệp 4.0 đưa ra để giải bài toán thực phẩm khan hiếm sẽ như thế nào? Hiện nay, có ba xu hướng chung mà công nghệ đang đột phá lĩnh vực nông nghiệp như sau: Sản xuất hoàn toàn khác bằng cách sử dụng các kỹ thuật mới; Sử dụng các công nghệ mới để đưa sản xuất thực phẩm tới người tiêu dùng, tăng hiệu quả trong chuỗi thực phẩm; Kết hợp các công nghệ và các ứng dụng liên ngành.