优化后的光发射装置与传感器可协助农户更高效地管理资源，提升作物产量。
农业正同时承受来自多方面的压力。农民不仅面临淡水、耕种与收割作物及照料牲畜的人力等关键资源短缺的困境，还需满足日益增长的粮食需求——预计全球人口将从当前的82亿增长至2037年的90亿。根据联合国预测，世界人口将在21世纪80年代中期达到103亿的峰值。
气候变化与人口压力曾引发数次“绿色革命”，通过优化肥料施用、深化机械化作业及遗传学突破培育新型种子，实现了单位面积产量提升与抗旱抗病性的增强。然而这些传统技术带来的显著增益已近极限，技术改良的边际效益持续递减，农业领域亟需在未来农场中引入新一代智能技术。
这些智能技术涵盖室内农场的补光系统、农产品无损检测的光学传感器，以及农用机器人的光学导航装置。全球领先的光电半导体企业艾迈斯欧司朗正致力于将核心技术应用于这个关乎人类生存的基础产业。
01
智能补光室内农场
缓解用水压力
《水处理工程学报》2024年研究指出，全球约40亿人口正面临严重缺水困境。尽管全球变暖与城市化进程是重要诱因，但研究报告显示，农业消耗了80%~90%的淡水资源，而其水资源利用效率均值仅为45%。
节约用水的需求推动了室内农场和温室的蓬勃发展。这是由于这些设施能够构建闭环水循环系统：收集作物释放的水蒸气，将回收水再次用于灌溉种植。
为城市社区提供服务的室内农场，通过种植沙拉蔬菜、番茄和草莓等易腐作物，将种植区域布局在靠近消费者和销售终端的位置，从而大幅缩短食物运输里程，有效降低了农业对气候的影响。
随着高效LED应用技术的改进——从最初使用白光LED，到现在越来越多采用能提供最优生长光效的蓝光与超红光发光器组合——室内种植正变得越来越具有经济吸引力。
艾迈斯欧司朗的LED产品因卓越品质和出众的电源转换效率（衡量电能直接转化为光能效率的指标）而备受青睐。在植物照明领域，LED品质对生产效率具有决定性影响：通过精准控制植物专属波长组合、光照强度及光束模式的照明设备，能让农户根据不同作物特性可靠调整光照方案，实现最低能耗下的最大产量。研究还表明，采用动态光谱优化的照明技术可大幅减少农作物农药使用量。
在温室中，LED照明系统还融合了光传感器技术。这些传感器不仅实时监测作物接收的自然光照强度，还能分析环境光的光谱特性。基于这些数据，农户可精准判断何时需要开启LED补光，为植物提供最佳光强与光色组合；而当环境光照充足时，则关闭或调弱人工照明，从而实现节能降本。
根据应用场景不同，直接飞行时间（dTof）传感器或接近传感器也能发挥作用。通过测量植物与灯具之间的距离：当植株向光源方向生长时，系统可自动降低LED供电功率。这种调节机制充分考虑了上层叶片对植物下部的遮蔽效应。若灯具不具备根据植株距离动态调节光输出的能力，产生的光能将超出植物光合作用所需，导致电能浪费。
02
无损检测技术
减少食物浪费
联合国环境规划署（UNEP）数据显示，2022年全球食物浪费总量达到10.5亿吨，相当于人均132公斤。其中，家庭消费环节占浪费总量的60%，餐饮服务行业占28%，零售流通领域占12%。
食物浪费现象在供应链上游同样严峻——从农场运输途中甚至农场内部就存在损耗。这在一定程度上源于农户在复杂供应链中运输产品的困境：从采摘到产品上架往往需要数周时间，农户必须对农作物成熟周期进行长距离预判。若果实采摘过晚，可能在抵达消费者前就已腐坏，加剧食物浪费；若过早采收，作物未能完全成熟将导致产量下降，威胁农户收益。
近红外（NIR）光谱技术为农作物从田间到餐桌的全流程状态监测提供了解决方案，能有效减少食品在消费前腐坏造成的浪费。作为成熟的材料分析技术领域，近红外光谱可精准测定水果等作物的糖分与含水量——这些指标是判断果实成熟度的重要依据。
该技术通过检测作物对近红外光源的反射光谱实现无损分析。传统近红外光谱仪因体积庞大、造价高昂，难以在农场、仓库或超市等场景应用。
如今，具备可见光与近红外光谱检测能力的芯片级传感器（如AS7343）可集成至低成本便携设备，为农户、食品加工商及零售商提供移动检测方案。光谱传感器在采收分拣、商品化处理等环节拥有广阔应用场景。
最新研究表明，光谱与光学传感技术在室内农业中同样潜力巨大，可实现植物组织分析、作物品质与产量评估、营养成分检测及逆境响应监测等创新应用。
03
先进自动化设备
缓解人力短缺压力
无人机通常用于地面设施的俯视视觉解决方案或检查风力涡轮机等难以接近的区域；制造业与物流业广泛采用机器人辅助作业。而这两大技术正成为破解农业劳动力短缺难题的关键方案。
全球高度工业化地区普遍面临人口老龄化挑战，退休人员与适龄劳动者比例持续攀升。各行业用工竞争加剧，农业领域尤其明显。欧盟研究显示：欧洲农场管理者中57.6%年龄超过54岁，仅11.9%未满40岁。随着当前农业从业者步入退休潮，欧洲农业正经历劳动力断代危机。
自动化技术可大幅缓解农业劳动力短缺的影响。当前农业机器人已实现除草播种等田间作业功能。搭载蓝色激光器等强效光源的机器人可精准除草，紫外线LED则能为播种预整土壤，从而减少农药使用量。借助人工智能（AI）与耐用图像传感器拍摄的叶片图像，机器人将更精准识别作物种类。
为实现除草、播种和犁地等作业的无人化，需配备自主导航的机器人与拖拉机。通过测距与探测传感器阵列，设备可对环境进行"视觉"感知、障碍物识别避让，并同步完成定位与地图构建。
自动化技术同样能借无人机实现腾飞，让农人稳坐办公室即可完成农田测绘与监测。光学传感技术在此同样不可或缺：短波红外（SWIR）传感器技术可在高空精准测算土壤墒情；摄像头系统则能实时追踪大田作物的长势动态。
04
惠泽社会
赋能农户
先进光学半导体技术的应用将助力新一代数字化农人提升产能、实现作业自动化，同时显著减少水、农药及化肥等资源投入。通过释放创新光学技术的潜能，即使面对气候变化与人口老龄化的双重挑战，农业种植依然能够持续保障不断增长的全球人口的粮食供给。
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