根據(jù)最新數(shù)據(jù)，到2050年，全球農(nóng)業(yè)需要養(yǎng)活大約100億人，這意味著在農(nóng)業(yè)用地不擴(kuò)張的前提下(符合環(huán)境和氣候目標(biāo))，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要增長(zhǎng)近56%，才能確保全球糧食安全。
這項(xiàng)前所未有的挑戰(zhàn)開啟了“智能農(nóng)業(yè)”時(shí)代，即通過(guò)將農(nóng)業(yè)技術(shù)與信息技術(shù)、自動(dòng)化和人工智能相結(jié)合來(lái)徹底改變食品生產(chǎn)。
這個(gè)被冠以“農(nóng)業(yè)4.0”的新時(shí)代可以確保全球糧食生產(chǎn)的可持續(xù)性。但是，隨著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)開始逐漸接受智能技術(shù)，懂得如何管理集成到農(nóng)業(yè)中的信息技術(shù)相關(guān)安全與隱私風(fēng)險(xiǎn)非常重要。
為此，來(lái)自中國(guó)、阿爾及利亞和英國(guó)的研究人員對(duì)智能農(nóng)業(yè)當(dāng)前使用的技術(shù)所涉及的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了全面分析，并制定了潛在對(duì)策，發(fā)表了題為《智慧農(nóng)業(yè)調(diào)查：發(fā)展模式，技術(shù)以及安全和隱私挑戰(zhàn)》的論文(鏈接在文末)。
該論文的主要作者，中國(guó)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和英國(guó)林肯大學(xué)教授舒磊，以及該論文的第一作者，中國(guó)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的楊星表示：“智能農(nóng)業(yè)為農(nóng)業(yè)情報(bào)與自動(dòng)化提供了解決方案，智能化和無(wú)人操作都是智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。”
研究人員還指出，智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)攻擊和信息泄漏風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)“成熟”。為了防止這些風(fēng)險(xiǎn)危及全球糧食供應(yīng)，楊教授和他的團(tuán)隊(duì)根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的背景(或“模式”)確定并提出了風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略。
智慧農(nóng)業(yè)三大模式面臨不同風(fēng)險(xiǎn)
楊教授解釋說(shuō)：“基于城市場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)安全策略可能并不適用于農(nóng)村環(huán)境。”他們將農(nóng)業(yè)系統(tǒng)分為三種模式：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)和訂單農(nóng)業(yè)(下圖)。
以上三種智慧模式中的每一種都有其獨(dú)特的特征(規(guī)模、氣候、基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備和技術(shù))，每種模式都面臨不同風(fēng)險(xiǎn)，需要不同的對(duì)策。
在確立了基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)模型后，研究人員著手分析三種農(nóng)業(yè)模式所涉及的各種安全挑戰(zhàn)。首先，他們確定了每種模式及其應(yīng)用中涉及的關(guān)鍵技術(shù)。
其中，物聯(lián)網(wǎng)(IOT)是智慧農(nóng)業(yè)廣泛采用的最重要的技術(shù)，但其應(yīng)用場(chǎng)景和需求各不相同。例如，物聯(lián)網(wǎng)在田間農(nóng)業(yè)中用于記錄環(huán)境變量并分析趨勢(shì)，以預(yù)測(cè)最佳施肥方式，同時(shí)可用于溫室和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的環(huán)境條件自動(dòng)化。
在不同場(chǎng)景中，技術(shù)架構(gòu)的設(shè)置方式都會(huì)使其面臨各種各樣的安全挑戰(zhàn)。例如，極端的環(huán)境條件可能會(huì)損壞外部的傳感設(shè)備，而未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和惡意的網(wǎng)絡(luò)攻擊可能會(huì)損害數(shù)據(jù)完整性和站點(diǎn)安全性，篡改自動(dòng)化設(shè)備，并導(dǎo)致嚴(yán)重的財(cái)務(wù)和生產(chǎn)損失。
參考閱讀：以色列智能灌溉系統(tǒng)遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊
為了更好地評(píng)估每種場(chǎng)景中所需的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，研究人員對(duì)他們確定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或信息技術(shù)的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分類。
研究人員調(diào)查了每種技術(shù)及其當(dāng)前的應(yīng)用，提出了六種安全和隱私技術(shù)解決方案：
入侵檢測(cè)系統(tǒng)
身份驗(yàn)證和訪問(wèn)控制
加密和密鑰管理解決方案
隱私保護(hù)
基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)完整性解決方案
物理安全對(duì)策
該研究非常詳細(xì)地介紹了每種解決方案如何應(yīng)用于不同的環(huán)境，以及它們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)智能農(nóng)業(yè)的每項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。
人們對(duì)農(nóng)業(yè)潛在安全風(fēng)險(xiǎn)知之甚少
經(jīng)過(guò)全面的分析研究后，科學(xué)家們進(jìn)一步指出：人們對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)備(例如傳感器和拖拉機(jī))無(wú)處不在的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)知之甚少。他們用一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)備案例——基于IoT架構(gòu)(SIL-IoT)的太陽(yáng)能殺蟲燈來(lái)證明這一觀點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)表明，這種太陽(yáng)能殺蟲燈會(huì)引起電磁干擾，甚至可能導(dǎo)致無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障。解決該問(wèn)題的方法很簡(jiǎn)單，只需要設(shè)置(安全)物理距離就足以消除安全風(fēng)險(xiǎn)。但是，研究人員建議對(duì)更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)提高警惕。
隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)日趨復(fù)雜，農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全面臨的挑戰(zhàn)也日趨嚴(yán)峻。研究人員還討論了其他新興技術(shù)(例如5G網(wǎng)絡(luò)和VR/AR模擬)，在不久的將來(lái)，這些技術(shù)必定會(huì)集成到智能農(nóng)業(yè)中，因此(在這些技術(shù)普及之前)很有必要對(duì)其安全性影響進(jìn)行進(jìn)一步研究。
科學(xué)家們警告說(shuō)，在我們通過(guò)智能農(nóng)業(yè)邁向可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)時(shí)，需要時(shí)不時(shí)退后一步，以檢查我們?nèi)绾尾拍苷嬲?安全地)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
參考資料：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9269526
