从字节到蒲式耳 ： 一代 AI 如何塑造农业的未来

农业实践 从字节到蒲式耳：一代AI 如何塑造农业的未来 用生成式AI补充分析式AI可以在英亩内外创造新的价值。许多令人兴奋 的用例展示了行业如何发展。 这篇文章是由DanielaNuscheler,DavidFiocco,PradeepPrabhala, RSMallyaPerdur，TomBrennan和YashaswiGautam以及RyanDegnan代表麦肯锡农业实践的观点。 2024年6月 全球营养需求继续增加，为农民创造新的经济压力和机会。与此同时，农业必须应对推动更可持续的做法。 人工智能等快速发展的技术的出现，为农业参与者提供了另一个强大的工具，可以正面应对这些挑战，并在整个业务中释放更高的效率和效力。特别是生成人工智能（generativeAI）吸引了农业及其他领域许多领导者的想象力，并可能成为创造重大变革的动力。1它还揭示了许多其他长期存在的方法的应用，如分析人工智能，具有经过验证的用例，并且采用水平仍然相对较低。 结合起来，分析型AI和genAI有可能在整个价值链和整个业务运营中释放价值。本文解释了价值4万亿美元的全球食品生产行业中的公司如何2可以通过利用generAI来全面加强他们的AI努力。这样做可以创造经济价值3在两个关键领域:第一，通过改善农场 经济学，如劳动力和投入成本和产量，其次，通过提高销售增长、生产率和运营效率，对企业来说。总体而言，我们的分析表明，AI 可以在前一个地区创造1000亿美元后者为1500亿美元。4 GenAI在农业中的应用 一般来说，“genAI”是指处理大量和不同的非结构化数据集的应用程序，包括地理空间和天气数据，并执行多个任务。 可以通过识别大型非结构化数据集中的模式来产生新的想法，特别是当涉及复杂的任务时，例如分子研究，营销或农学以及代码生成。相比之下，分析型AI通常通过基于结构良好的数据集和预定义规则进行预测来解决特定任务。这里的例子包括预测销售、细分客户和进行情绪分析。 由于其大量的非结构化数据，对劳动力的严重依赖，复杂的供应链物流和长的研发周期，以及大量重视定制产品和低成本服务的农民，农业特别适合AI和GeerAI的颠覆。例如，geAI可以通过合成数百万个有关天气，土壤条件以及病虫害压力的数据点来开发测试场景，然后分析AI模型可以模拟这些场景。同时使用这两种技术。有可能提高效率，降低成本，并改善所有农业参与者的环境影响。 重大价值的利害关系 人工智能可以在两个关键领域为农业创造显著价值:1)在英亩，指作物和畜牧业生产；2)为企业，指业务职能 。 在英亩 AI和genAI可以帮助优化投入的使用并有效地管理劳动力 。例如，基于genAI的虚拟农学顾问可以挖掘天气，土壤条件和病虫害压力等数据集，可以帮助农民做出更明智的决策来提高产量（图表1）。 1有关generAI及其对其他行业的影响的更多信息，请参阅“生成式AI的经济潜力：下一个生产力前沿”，麦肯锡，2023年6月14日。 2根据世界银行的数据（包括农业，林业和渔业，截至2022年）。 3在本文中，价值被定义为未计利息、税项和摊销前的收益(EBITA)。收入创造的估计已使用百分比利润率转换为收益。 4我们的英亩分析考虑了对劳动力的影响，总成本的节省以及产量提高所产生的任何额外收入，使用了美国农业部提供的2020年农业生产的平均农场费用率 。我们的企业分析是基于对价值链每个步骤的总收入的百分比影响，使用2021-22年的收入数据。 附件1 虚拟农学顾问提供了全面的农场快照，可以帮助农民管理产量，COy排放和个人数据 。 虚拟农学家 CO2当量排放跟踪器 警报提示（例如，遥感的疾病风险） 我是法国的一名菜农 ，我正在考虑在我的作物保护协议中使用生物制品。 天气和气候（例如，干旱分析，天气服 务集成） 营养经理顾问 （例如，与供应商集成） 作物和田间数据概述（如遥感、设备数 据） 谢谢。请首先说明 您计划将生物解决方案应用于哪些作物。 设备优化器（例如，路由优化器，数字孪生 ） 农艺概述和分析 （如土壤健康、作物季节、品种） Chatbot关于农艺实践和产品（例如，有效性 ，比较） 麦肯锡公司 此类解决方案将提高产量管理，从而实现高达一半的价值 。通过自主解决方案降低劳动力成本以增强现有劳动力并减少对运营中劳动力的依赖，以及通过新的见解和数据处理以优化投入并减少浪费来节省投入成本，从而实现额外价值。 目前尚不清楚哪些农业参与者将带头为农民创造结合分析人工智能和一代人工智能的产品和服务。一代人工智能技术比以往任何时候都更容易获得，这意味着初创企业和新进入者从较大的公司获得英亩价值的潜力增加。无论如何，各个参与者 在未来的几个月和几年里，价值链将需要快速发展。 对于企业 在各个用例中，分析的组合 AI和genAI可以通过推动功能效率的提高来创造额外的价值 。大多数 这个值很可能会由分析型人工智能实现，并由geAI实现或增强的解决方案补充。在这一点上，许多组织历来将其AI解决方案集中在支持功能上，而我们的研究表明，分析型AI和GeeralAI用例为核心功能增加了最大的价值 ，如研发和产品、营销和销售、农学和可持续性以及运营(图表2)。 附件2 生成人工智能可以在研发、营销和销售、农学和可持续性以及运营方面增加显著价值。 农业价值链中典型公司的AI和生成AI（genAI）的增量价值 %的收入影响1 Input >2.5%0.25–2.5% 0-0.25%分析AIGenAI 生长和生产 种子或作物保护 研发和产品 肥料 Equipment Inputdistribution 金融和保险 种植者服务 贸易和初级加工 市场营销和销售2农学与可持续性Operations3 1影响是基于价值链中每个步骤的总收入的百分比，使用2021-22年的数据（不包括投入分配和贸易以及初级加工，对于这些数据，毛利润被用作影响的基准以计入成本转嫁） 。 2包括收入增加的影响。 3运营成本中心进行了细分，以专注于制造和供应链成本。由于制造和采矿业务的支出基数很大，因此GeneAI对化肥和设备的影响很高。 麦肯锡公司 以下示例说明了AI的组合形式如何创造更多机会 对于价值链中每一步的参与者来说，即使业务职能之间的相对分布可能有所不同： —输入玩家。许多种子和作物保护参与者在很大程度上依赖创新，分析型AI和GeeAI可用于增强从研究和发现到开发和产品发布的整个研发生命周期。在研究和发现中 ，geAI可以通过对专利和科学研究进行自然语言扫描来帮助生成初始假设，或者筛选大型基因组数据集，为作物创新提出目标序列。在上训练的基础模型。 特定的模式，如基因组，蛋白质组，或小分子数据可以帮助优先考虑基于最终状态属性的假设，如干旱或害虫抗性的转基因作物或改进的功效和可持续性的农药（图表3）。 然后在主动学习循环中构建工具，在该循环中 ，模型将推荐假设以在实验室中进行测试，并将由此产生的数据 加速自我改进。在产品发布中，genAI可以通过自动化数据收集和分析、生成文档以及提供对监管环境的洞察（例如，通过监控不断变化的监管程序要求）来加速产品注册。 —投入分配以及种植和生产服务。直接为农民服务的参与者-无论是通过销售农业投入 或通过农艺咨询，金融，保险和精准农业等服务-为数百万重视定制优惠和低成本服务的农民提供服务。分析AI和genAI可以支持定价和利润方面的营销和销售领域 管理、客户服务和经验、销售增长和生产力以及个性化营销。 附件3 生成式AI为早期采用者提供了增强研发的机会。 编译宇宙和过滤解空 间 杠杆巨大(例如， 10亿个分子）具有最先进的基础化学模型的化学库 表示解空间 根据结构和功能绘制数百万个已知化合物的地图 探索和利用 生成AI（genAI）模型成功识别基于已知分子的簇 关于已知的物理性质... PubChem ChEMBL 锌 Other 1指 ）。 MRL1 （例如，Uni -Mol） 测试和学习 ...并确定具有理想身体的高潜力候选人 性质-可以用额外的维度进行细化（例如，非目标毒性） 选择和设计 基于多维genAI模型的精细分子选择 分子表示学习，它是分子表示的基础模型（或相当于大型语言模型，如ChatGPT，用于文本处理和生成 麦肯锡公司 在定价和利润管理方面，分析型AI模型可以细分客户 并根据历史支付意愿生成价格建议，而genAI可以实时监控需求、供应和监管变化，以调整价格建议。在客户服务和 经验，genAI可以提供文本响应作为购买过程中的第一个联系点，帮助客户解决产品选择或样品订购的问题。它还可以通过自动故障排除提供持续的产品支持 ，综合大型 潜在问题和解决方案的数据集。在销售增长和生产力方面，geAI可以通过生成个性化的客户销售脚本，综合产品价值主张和客户购买因素来充当销售副手，而分析AI可以挖掘结构化交易数据，帮助销售代表优先考虑最佳的后续步骤。最后，geAI可用于根据互动历史创建个性化和实时的营销内容。 每个客户都是独一无二的，而分析AI可以基于价值分析开发和评估有针对性的产品（图表4）。此类用例可以通过更好的客户识别来改善销售线索转换，从而降低创建营销内容的成本并推动收入增长。 —贸易和初级加工。对于价值链这一步的参与者来说，分析型AI和GeneAI可能会对卓越运营产生最大的影响 。 在采购中，genAI可以创建征求建议书文件的初稿，综合合同条款以识别来源 价值泄漏，并产生新的谈判策略。在供应链中，genAI可以帮助监控和识别潜在的中断， 例如天气的波动或全球贸易流量的变化，以及通过围绕SKU级分析和成本生成新场景来增强网络优化 。在制造业中，genAI可以充当 附件4 生成式AI可以根据客户资料自动生成个性化营销内容。 营销团队：ElanS. 主题行个性化 横幅个性化 个性化电子邮件正文的各个部分 Elan，保护您的农作物免受近期温度升高的影响 您所在地区的玉米农场已经看到灰色叶斑病感染增加 Elan,今天少收30%的庄稼在这里探索其他很棒的优惠 客户ID:12345 名称:ElanS.年龄 :35国家:US性别 :男性 客户行为: –玉米农场主 –由于最近温度升高，有感染灰斑病的风险 Recommendation: 购买防止灰叶斑病感染的农药 麦肯锡公司 虚拟主题专家通过综合操作手册。它还可以提供对生产过程中遇到的特定问题的见解，增强预测性维护和故障监控，并创建优化的生产计划。 如前所述，这样的用例只是说明性的例子，当涉及到实现时，用例将需要根据价值链每个步骤中参与者的特定需求进行定制。 重新布线以从AI获取价值 尽管许多农业参与者对GeneAI的可能性感到兴奋，但大多数人尚未意识到其正在进行的AI的全部潜力 努力。利用这种潜力可能需要玩家重新连接他们对以下 AI和数字努力的方法5: 1.从价值与业务主导战略的一致性开始。C级官员和董事会成员可以从整个企业的角度 tofocusresources,usetherightgovernancemodelstostreamlineinvestments,andtransmitagilityandaccountabilitytotheorganization.Doingsowilllikelyentailtransformingdomainswithclearityonsourceofvalueanddifferentiation.Today,manyplayersareinburatedwithteadhocpartnershipmodels,eachofwhicheventuallydrainesresourcesanddoesn’tdeliverclearimpact.A shifttowardatop-downviewcanhelptransformdomain(asothertousecases